KR20220009913A - Chemical-mechanical polishing pad including protruding pattern having indentation and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연마면에 형성된 돌출 패턴을 포함하는 연마 패드 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 만입부를 갖는 돌출 패턴을 포함하여 연마율을 향상시킴과 동시에 제조 비용을 절감할 수 있는 화학-기계적 연마 패드 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing pad including a protruding pattern formed on a polishing surface and a method for manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to a chemical-mechanical polishing pad and a method for manufacturing a polishing pad capable of reducing manufacturing cost while improving a polishing rate by including a protruding pattern having indentations.
일반적으로 반도체, 디스플레이 등 고집적 회로 디바이스의 제조를 위해 화학-기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing, CMP) 공정이 수반된다. 화학-기계적 연마 공정은 연마 대상 기판, 예컨대 웨이퍼 기판을 회전하는 연마 패드(polishing pad)와 가압 접촉시킴과 동시에 슬러리(slurry)와의 화학적 반응을 이용하여 연마를 수행한다. 화학-기계적 연마 공정은 주로 연마 대상 표면의 평탄화 또는 불필요한 층(layer)의 제거를 목적으로 한다.In general, a chemical-mechanical polishing (CMP) process is used to manufacture high-integration circuit devices such as semiconductors and displays. In the chemical-mechanical polishing process, a polishing target substrate, for example, a wafer substrate, is brought into pressure contact with a rotating polishing pad, and polishing is performed using a chemical reaction with a slurry at the same time. The chemical-mechanical polishing process mainly aims to planarize the surface to be polished or to remove unnecessary layers.
연마 공정의 특성은 연마율(Removal Rate, RR), 연마 불균일도(Non-Uniformity, NU), 연마 대상의 손상(scratch) 및 연마 대상의 평탄화도(planarization) 등으로 표현될 수 있다. 이 중에서 연마율은 연마 공정의 가장 중요한 특성 중 한가지로, 연마 패드의 연마면(polishing surface) 형태(morphology, topography), 슬러리 조성, 연마 플레이트(polishing platen)의 온도 등이 주요 요인으로 알려져 있다.The characteristics of the polishing process may be expressed in terms of a removal rate (RR), non-uniformity (NU), scratch of the polishing object, and planarization of the polishing object. Among them, the polishing rate is one of the most important characteristics of the polishing process, and the main factors are the polishing surface morphology (topography) of the polishing pad, the slurry composition, and the temperature of the polishing platen.
종래의 연마 장치는 연마 패드의 표면, 즉 연마면 특성을 유지하기 위해 컨디셔너(conditioner)를 포함하여 구성된다. 컨디셔너는 연마 패드의 회전축에 대해 편심하여 위치하고, 컨디셔너는 연마 패드의 연마면과 접촉할 수 있도록 구성될 수 있다. 컨디셔너의 연마 패드와 맞닿는 면에는 다이아몬드 등으로 이루어진 절삭 입자가 배치되고, 상기 절삭 입자에 의해 연마 패드 표면에 요철 구조가 형성 내지는 유지될 수 있다. 즉, 연마 공정이 진행되는 과정에서 컨디셔너는 연마 패드의 연마면을 지속적으로 연마하여 연마 패드의 표면 조도(surface roughness)를 일정 수준 이상으로 유지하고, 연마 패드를 포함하는 연마 장치가 대략 일정한 연마율을 나타내도록 할 수 있다.A conventional polishing apparatus is configured to include a conditioner to maintain the surface of the polishing pad, that is, the polishing surface characteristics. The conditioner may be positioned eccentrically with respect to the axis of rotation of the polishing pad, and the conditioner may be configured to be in contact with the polishing surface of the polishing pad. Cutting particles made of diamond or the like are disposed on a surface of the conditioner in contact with the polishing pad, and an uneven structure may be formed or maintained on the surface of the polishing pad by the cutting particles. That is, in the course of the polishing process, the conditioner continuously polishes the polishing surface of the polishing pad to maintain the surface roughness of the polishing pad at a certain level or more, and the polishing apparatus including the polishing pad has an approximately constant polishing rate. can be made to indicate
그러나 연마 공정을 수행함에 따라 연마 패드가 지속적으로 마모되며 표면의 요철 구조 및 그 표면 조도가 일정치 않은 문제가 발생할 수 있다. 만일 표면 조도가 지나치게 작을 경우 연마 대상 기판과 실제로 접촉하는 실접촉 면적이 증가하거나 연마액 슬러리의 유동이 어려워지는 문제가 있다. 반면 표면 조도가 지나치게 클 경우 연마 대상 기판과의 불균일한 접촉으로 인해 요구되는 평탄화도를 만족하지 못하고 연마 대상에 스크래치가 발생할 수 있다. 이러한 연마면의 불균일성 문제는 연마 패드의 수명과 내구성을 짧게 만드는 요인이다.However, as the polishing process is performed, the polishing pad is continuously worn, and the uneven structure of the surface and the uneven surface roughness may occur. If the surface roughness is too small, there is a problem in that the actual contact area actually in contact with the substrate to be polished increases or the flow of the polishing liquid slurry becomes difficult. On the other hand, if the surface roughness is excessively large, the required flatness may not be satisfied due to non-uniform contact with the polishing target substrate, and scratches may occur on the polishing target. The unevenness of the polishing surface is a factor that shortens the life and durability of the polishing pad.
특히 반도체 등의 패턴 기판이 고집적화됨에 따라 위와 같은 문제는 심화될 수 있다. 예컨대 반도체의 고집적화를 위한 쉘로우 트렌치 분리(Shallow Trench Isolation, STI) 구조 형성을 위해서는 광역 평탄화(global planarization) 수준의 평탄화도가 요구되며, 연마 공정은 반도체 특성에 직접적인 영향을 줄 수 있다. In particular, as pattern substrates such as semiconductors are highly integrated, the above problems may be exacerbated. For example, in order to form a shallow trench isolation (STI) structure for high integration of semiconductors, a degree of planarization at the level of global planarization is required, and the polishing process may directly affect semiconductor properties.
그러나 종래의 연마 패드의 경우 내구성 문제로 인해 디싱(dishing)과 에로젼(erosion)등의 결함(defect)에 취약한 문제가 있으며, 웨이퍼 등의 표면이 미세한 굴곡을 갖는 경우 이러한 문제는 매우 심각한 공정 불량을 야기할 수 있다. 따라서 쉘로우 트렌치 분리 공정과 같이 높은 수준의 평탄화도를 요구하는 경우에도 적용 가능한 연마 패드의 개발이 절실하게 요구되는 실정이다.However, in the case of a conventional polishing pad, there is a problem in that it is vulnerable to defects such as dishing and erosion due to durability problems. can cause Therefore, there is an urgent need for the development of a polishing pad applicable to a case requiring a high level of planarity, such as a shallow trench isolation process.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연마 공정이 지속됨에도 불구하고 연마면의 안정적인 모폴로지 내지는 토포그래피를 나타낼 수 있는 연마 패드를 제공하는 것이다. 또, 이를 통해 우수한 연마율과 균일도를 가지고, 연마액 슬러리의 사용 효율을 향상시킬 수 있는 연마 패드를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing pad capable of exhibiting a stable morphology or topography of a polishing surface despite the continued polishing process. Another object of the present invention is to provide a polishing pad that has excellent polishing rate and uniformity, and can improve the use efficiency of the polishing liquid slurry.
나아가 연마율에 영향을 줄 수 있는 것으로 새롭게 발견된 요인(factor)으로부터 연마 대상에 따라 연마율을 제어할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것이다.Further, it is an object to provide a polishing pad capable of controlling the polishing rate according to a polishing object from a factor newly discovered as being capable of affecting the polishing rate.
동시에, 위와 같은 연마 특성 향상에도 불구하고 보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것이다.At the same time, it is to provide a polishing pad that can be manufactured at a lower cost in spite of the improved polishing properties as described above.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 보다 간편한 방법으로 다공성을 갖는 다공성 돌출 패턴을 포함하는 연마 패드를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide a method capable of manufacturing a polishing pad including a porous protruding pattern having porosity in a more convenient way.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의일 실시예에 따른 연마 패드는 지지층; 및 상기 지지층 상에 배치된 패턴층으로서, 베이스 및 상기 베이스 상에 배치된 복수의 돌출 패턴을 포함하는 패턴층을 포함하되, 평면 시점에서, 어느 돌출 패턴은 만입부를 갖는다.A polishing pad according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes a support layer; and a patterned layer disposed on the support layer, the patterned layer including a base and a plurality of protruding patterns disposed on the base, wherein, in a plan view, any of the protruding patterns has indentations.
상기 돌출 패턴의 만입부는, 평면 시점에서 2개의 직선 변의 연장선 부근에 위치할 수 있다.The indentation portion of the protrusion pattern may be located near an extension line of two straight sides in a plan view.
또, 상기 만입부를 갖는 돌출 패턴의 꼭지점은, 평면 시점에서 어느 직선변과 만입부가 형성하는 곡선이 만나 형성될 수 있다.In addition, the vertex of the protrusion pattern having the indentation may be formed by meeting a curve formed by a straight edge and the indentation in a plan view.
어느 돌출 패턴의 상기 꼭지점에서 상기 곡선의 접선과 상기 직선변이 이루는 각은 예각을 형성할 수 있다.An angle between the tangent of the curve and the straight edge at the vertex of a certain protrusion pattern may form an acute angle.
또한 상기 만입부의 곡률 반경은 5㎛ 내지 50㎛ 범위에 있을 수 있다.Also, the radius of curvature of the indentation may be in the range of 5 μm to 50 μm.
상기 만입부의 곡률 반경은 돌출 패턴 최소폭의 0.3배 내지 0.8배 범위에 있을 수 있다.The radius of curvature of the indentation may be in the range of 0.3 times to 0.8 times the minimum width of the protrusion pattern.
또, 상기 돌출 패턴의 최소폭은 20㎛ 내지 120㎛ 범위에 있을 수 있다.Also, the minimum width of the protrusion pattern may be in the range of 20 μm to 120 μm.
평면 시점에서, 상기 만입부 중 적어도 일부는 반원보다 더 큰 우호(優弧) 형상인 것을 포함할 수 있다.In a plan view, at least some of the indentations may include those that are larger than a semicircle and have an arc shape.
평면 시점에서, 단위 면적당 상기 복수의 돌출 패턴들이 차지하는 실연마 면적은 5% 내지 35%일 수 있다.In a plan view, the actual polishing area occupied by the plurality of protruding patterns per unit area may be 5% to 35%.
상기 돌출 패턴의 높이는 약 0.01mm 이상 1.5mm 이하이고, 상기 만입부의 상기 높이 방향으로의 폭은, 상기 돌출 패턴의 높이의 50% 이상 100% 이하일 수 있다.The height of the protrusion pattern may be about 0.01 mm or more and 1.5 mm or less, and the width of the indentation in the height direction may be 50% or more and 100% or less of the height of the protrusion pattern.
또, 상기 돌출 패턴의 만입부에 의해 베이스가 적어도 부분적으로 노출될 수 있다.Also, the base may be at least partially exposed by the indentation of the protrusion pattern.
상기 만입부는 상기 제2 돌출 패턴의 평면상 둘레 길이 증가에 기여하고, 단위 면적당 상기 복수의 돌출 패턴들이 형성하는 연마면의 둘레 길이는 1.0mm/mm2 내지 50.0mm/mm2 범위에 있을 수 있다.The indentation portion contributes to an increase in the perimeter of the second protrusion pattern in a plane, and the perimeter of the polishing surface formed by the plurality of protrusion patterns per unit area may be in the range of 1.0mm/mm 2 to 50.0mm/mm 2 .
또, 상기 제2 돌출 패턴의 둘레 길이는, 제2 돌출 패턴 최소폭의 2배 내지 15배일 수 있다.In addition, the circumferential length of the second protrusion pattern may be 2 to 15 times the minimum width of the second protrusion pattern.
단면 시점에서, 상기 돌출 패턴은 만입부에 의해 형성된 오목한 측면을 가질 수 있다.In a cross-sectional view, the protruding pattern may have a concave side formed by an indentation.
또, 상기 복수의 돌출 패턴은 서로 이격된 제1 돌출 패턴 및 제2 돌출 패턴을 포함하고, 평면 시점에서, 상기 제2 돌출 패턴의 가장자리는 만입부를 갖는 것을 제외하고는 제1 돌출 패턴과 실질적으로 동일한 형상일 수 있다.In addition, the plurality of protrusion patterns include a first protrusion pattern and a second protrusion pattern spaced apart from each other, and in a plan view, an edge of the second protrusion pattern is substantially different from the first protrusion pattern except that an edge of the second protrusion pattern has an indentation portion. It may have the same shape.
상기 제2 돌출 패턴의 둘레 길이는, 상기 제1 돌출 패턴의 둘레 길이의 1.2배 내지 3.5배 범위에 있을 수 있다.A circumferential length of the second protruding pattern may be in a range of 1.2 times to 3.5 times a circumferential length of the first protruding pattern.
나아가, 상기 복수의 돌출 패턴은 제3 돌출 패턴을 더 포함하되, 상기 제3 돌출 패턴의 가장자리는 만입부를 갖는 것을 제외하고는 제1 돌출 패턴의 실질적으로 동일한 형상이고, 상기 제3 돌출 패턴과 제2 돌출 패턴은 만입부의 위치가 상이한 점을 제외하고는 서로 실질적으로 동일한 형상일 수 있다.Furthermore, the plurality of protrusion patterns may further include a third protrusion pattern, wherein an edge of the third protrusion pattern has substantially the same shape as that of the first protrusion pattern except that an edge of the third protrusion pattern has an indentation, and the third protrusion pattern and the third protrusion pattern The two protrusion patterns may have substantially the same shape as each other except that the positions of the indentations are different.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드의 제조 방법은, 지지층 상에 배치된 패턴층을 형성하는 단계로서, 서로 이격된 복수의 돌출 패턴을 포함하는 패턴층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 패턴층을 형성하는 단계는, 패턴 몰드의 함몰 패턴에 경화성 조성물을 충진하는 단계; 및 상기 함몰 패턴에 충진된 경화성 조성물을 경화하여 상기 돌출 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a polishing pad according to an embodiment of the present invention for solving the above another problem is a step of forming a pattern layer disposed on a support layer, the pattern layer including a plurality of protruding patterns spaced apart from each other to form a pattern layer Including the steps of, forming the pattern layer, filling the curable composition in the recessed pattern of the pattern mold; and curing the curable composition filled in the recessed pattern to form the protruding pattern.
이 때 어느 함몰 패턴에 충진되는 경화성 조성물의 부피는, 상기 함몰 패턴의 공간 부피 보다 작을 수 있다.At this time, the volume of the curable composition filled in any recessed pattern may be smaller than the spatial volume of the recessed pattern.
상기 경화성 조성물을 충진하는 단계, 또는 경화하는 단계는, 상대습도 70% 이상의 조건 하에서 수행될 수 있다.The step of filling or curing the curable composition may be performed under a condition of 70% or more of relative humidity.
또, 상기 복수의 돌출 패턴은 제1 돌출 패턴 및 제2 돌출 패턴을 포함할 수 있다.In addition, the plurality of protrusion patterns may include a first protrusion pattern and a second protrusion pattern.
평면 시점에서, 상기 제1 돌출 패턴은 어느 위치에서 만입부를 가지되, 상기 제2 돌출 패턴은 상기 위치와 상응하는 위치에서 만입부를 갖지 않는 것을 제외하고는, 상기 제1 돌출 패턴과 제2 돌출 패턴의 형상은 실질적으로 동일한 형상일 수 있다.In a plan view, the first protrusion pattern and the second protrusion pattern, except that the first protrusion pattern has an indentation at a position, and the second protrusion pattern does not have an indentation at a position corresponding to the position. The shape of may be substantially the same shape.
상기 함몰 패턴의 최대 깊이는 함몰 패턴 최소폭의 약 0.5배 내지 2.5배일 수 있다.The maximum depth of the depression pattern may be about 0.5 to 2.5 times the minimum width of the depression pattern.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치는 회전하도록 구성된 연마 플레이튼; 및 상기 연마 플레이튼 상에 배치되는 연마 패드를 포함한다.A polishing apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the another problem is a polishing platen configured to rotate; and a polishing pad disposed on the polishing platen.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다. Details of other embodiments are included in the detailed description.
본 발명의 실시예들에 따르면, 연마 공정이 지속됨에도 불구하고 연마면의 표면 조도 내지는 토포그래피를 안정적으로 유지하고, 연마율과 연마 균일도를 향상시킬 수 있다. 또, 연마 대상의 표면이 미세한 굴곡을 갖는다 하더라도 대상 표면의 굴곡을 따른 수직 방향 추종(follow)이 가능하여 연마율과 연마 균일도를 개선하는 효과가 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to stably maintain the surface roughness or topography of the polished surface despite the continuous polishing process, and to improve the polishing rate and polishing uniformity. In addition, even if the surface of the object to be polished has a fine curve, it is possible to follow the curve in the vertical direction along the curve of the surface of the object, thereby improving the polishing rate and polishing uniformity.
뿐만 아니라, 연마 패드 표면의 패턴 구조, 패턴의 길이, 패턴의 접촉면 등의 인자로부터 연마율을 제어할 수 있고, 본 발명의 실시예들에 따른 특유의 돌출 패턴의 형상과 배열을 통해 슬러리의 사용 효율을 개선할 수 있다In addition, the polishing rate can be controlled from factors such as the pattern structure of the polishing pad surface, the length of the pattern, and the contact surface of the pattern, and the use of the slurry through the shape and arrangement of the unique protruding pattern according to the embodiments of the present invention can improve efficiency
더욱이 위와 같이 돌출 패턴의 구조, 길이 및/또는 접촉 면적 등의 요소가 소정의 범위 내를 만족하도록 구성하면서도, 돌출 패턴이 특정된 크기의 만입부를 가져 만입부가 돌출 패턴의 둘레 길이 등의 증가에 기여할 수 있다. 따라서 돌출 패턴을 형성하기 위한 공정 설비의 단순화를 도모할 수 있고 연마 패드 및 연마 장치의 제조 비용 절감에 기여할 수 있다.Moreover, as described above, while the elements such as the structure, length and/or contact area of the protruding pattern are configured to satisfy within a predetermined range, the protruding pattern has an indentation of a specified size, so that the indentation contributes to an increase in the circumferential length of the protruding pattern. can Accordingly, it is possible to achieve simplification of process equipment for forming the protruding pattern, and contribute to reduction in manufacturing cost of the polishing pad and the polishing apparatus.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the embodiments of the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 연마 패드의 평면 레이아웃이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 확대사시도이다.
도 4는 도 2의 돌출 패턴의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 2의 어느 돌출 패턴을 확대하여 나타낸 확대사시도이다.
도 6은 도 3의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 7은 도 2의 연마 패드가 연마 대상 기판과 접촉한 상태를 나타낸 모식도이고, 도 8은 도 7과 비교되는 모식도이다.
도 9는 도 2의 연마 패드가 연마 대상 기판과 접촉한 상태를 나타낸 다른 모식도이고, 도 10은 도 9과 비교되는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연마 패드의 단면도이다.
도 12 내지 도 14는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 연마 패드의 단면도들이다.
도 15 내지 도 19는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 연마 패드의 돌출 패턴을 나타낸 평면도들이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드의 제조 방법을 나타낸 모식도이다.
도 21 내지 도 23은 제조예 1에 따른 연마 패드의 이미지들이다.
도 24 내지 도 27은 실험예 1에 따른 결과를 나타낸 이미지들이다.
도 28은 실험예 2에 따른 결과를 나타낸 이미지이다.
도 29 내지 도 31은 실험예 3에 따른 결과를 나타낸 이미지들이다.
도 32는 실험예 4에 따른 결과를 나타낸 이미지이다.
도 33은 제조예 2에 따른 연마 패드의 이미지이다.1 is a perspective view of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan layout of the polishing pad of FIG. 1 ;
3 is an enlarged perspective view showing an enlarged portion A of FIG. 2 .
4 is a plan view illustrating an arrangement of the protrusion pattern of FIG. 2 .
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing an enlarged protrusion pattern of FIG. 2 .
6 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 3 .
7 is a schematic diagram illustrating a state in which the polishing pad of FIG. 2 is in contact with a polishing target substrate, and FIG. 8 is a schematic diagram compared with FIG. 7 .
9 is another schematic diagram illustrating a state in which the polishing pad of FIG. 2 is in contact with a polishing target substrate, and FIG. 10 is a schematic diagram compared with FIG. 9 .
11 is a cross-sectional view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention.
12 to 14 are cross-sectional views of a polishing pad according to still other embodiments of the present invention, respectively.
15 to 19 are plan views each illustrating a protrusion pattern of a polishing pad according to still another exemplary embodiment of the present invention.
20 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a polishing pad according to an embodiment of the present invention.
21 to 23 are images of a polishing pad according to Preparation Example 1.
24 to 27 are images showing results according to Experimental Example 1.
28 is an image showing the results according to Experimental Example 2.
29 to 31 are images showing results according to Experimental Example 3.
32 is an image showing the results according to Experimental Example 4.
33 is an image of a polishing pad according to Preparation Example 2.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. That is, various changes may be made to the embodiments presented by the present invention. It should be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, and include all modifications, equivalents, and substitutes thereto.
도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.The size, thickness, width, length, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated or reduced for convenience and clarity of description, so that the present invention is not limited to the illustrated form.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.
공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.Spatially relative terms 'above', 'upper', 'on', 'below', 'beneath', 'lower', etc. As illustrated, it may be used to easily describe a correlation between one element or components and another device or components. Spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device when used in addition to the orientations shown in the drawings. For example, when an element shown in the drawing is turned over, an element described as 'below or beneath' of another element may be placed 'above' of the other element. Accordingly, the exemplary term 'down' may include both the direction of the bottom and the top.
본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.In this specification, 'and/or' includes each and every combination of one or more of the recited items. The singular also includes the plural, unless the phrase specifically states otherwise. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Numerical ranges indicated using 'to' indicate numerical ranges including the values stated before and after them as lower and upper limits, respectively. 'About' or 'approximately' means a value or numerical range within 20% of the value or numerical range recited thereafter.
본 명세서에서, 제1 방향(X)은 평면 내 임의의 방향을 의미하고, 제2 방향(Y)은 상기 평면 내에서 제1 방향(X)과 교차하거나 수직한 다른 방향을 의미한다. 또, 제3 방향(Z)은 상기 평면과 수직한 방향을 의미한다. 다르게 정의되지 않는 한, '평면'은 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 속하는 평면을 의미한다. 또, 다르게 정의되지 않는 한, '중첩'은 상기 평면 시점에서 구성요소들이 제3 방향(Z)으로 중첩하는 것을 의미한다.In this specification, the first direction (X) means an arbitrary direction in a plane, and the second direction (Y) means another direction that intersects or is perpendicular to the first direction (X) in the plane. In addition, the third direction Z means a direction perpendicular to the plane. Unless otherwise defined, 'plane' means a plane to which the first direction (X) and the second direction (Y) belong. In addition, unless otherwise defined, 'overlapping' means that the components overlap in the third direction (Z) in the plane view.
본 명세서에서, 다르게 정의되지 않는 한 '평면 시점'은 복수의 돌출 패턴들이 배열된 것을 바라보는 시점을 의미한다. 또, '단면 시점'은 베이스와 돌출 패턴이 적층된 방향으로 절개한 단면 시점을 의미한다.In this specification, unless otherwise defined, a 'planar viewpoint' refers to a viewpoint from which a plurality of protrusion patterns are arranged. In addition, the 'cross-section view' refers to a cross-sectional view in which the base and the protrusion pattern are stacked.
본 명세서에서, 사용되는 용어 '돌출 패턴'은 어느 기준면으로부터 돌출된 형상의 구조체를 의미한다. 상기 패턴의 평면상 배열은 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 복수의 돌출 패턴이 모여 특정한 형상의 군집 패턴을 형성하고, 상기 군집 패턴이 실질적으로 규칙적으로 배열되는 경우에도, 상기 용어 돌출 패턴은 하나의 군집 패턴을 형성하는 복수의 돌출 패턴 중 어느 하나를 의미하는 것으로 사용될 수 있다.As used herein, the term 'protrusion pattern' refers to a structure having a shape protruding from a certain reference plane. The planar arrangement of the pattern may be regular or irregular. A plurality of protrusion patterns are gathered to form a cluster pattern of a specific shape, and even when the cluster patterns are substantially regularly arranged, the term protrusion pattern means any one of a plurality of protrusion patterns forming one cluster pattern can be used as
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 장치(1)는 회전축과 연결된 연마 플레이튼(10) 및 연마 플레이튼(10) 상에 배치된 연마 패드(11)를 포함하고, 연마 패드(11)의 연마면 상에 슬러리(70)를 공급하는 노즐(60) 및/또는 캐리어(40)를 더 포함할 수 잇다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 본 실시예에 따른 연마 장치(1)는 연마 패드(11)의 연마면 표면 조도를 조절하기 위한 컨디셔너는 불필요할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the polishing
연마 플레이튼(10)은 대략 원판 형태로 구성되어 회전, 예컨대 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 또, 연마 플레이튼(10)은 그 상부의 연마 패드(11)를 안정적으로 지지할 수 있다. 즉, 연마 플레이튼(10)은 회전 테이블과 같은 기능을 제공할 수 있다.The
연마 패드(11)는 연마 플레이튼(10) 상에 배치될 수 있다. 연마 패드(11)의 연마 대상 기판(50)과 맞닿는 상면은 연마면을 형성할 수 있다. 도 1에는 표현되지 않았으나, 연마 패드(11)의 연마면, 즉 상면에는 미세한 크기의 패턴(pattern)들 및/또는 트렌치(trench)가 형성된 상태일 수 있다. 연마 패드(11)의 연마면의 형상, 모폴로지 내지는 토폴로지에 대해서는 도 2 등과 함께 상세하게 후술된다.The
연마 대상 기판(50)은 연마 플레이튼(10)의 회전축 또는 연마 패드(11)의 회전축과 편심하여 위치가 고정된 상태일 수 있다. 연마 대상 기판(50)은 회전축과 연결된 캐리어(40)에 의해 고정되고 캐리어(40)에 의해 회전하는 상태일 수 있다. 연마 대상 기판(50)의 회전 방향은 연마 패드(11)의 회전 방향과 동일 방향일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 연마 대상 기판(50)과 연마 패드(11)의 회전 방향은 반대 방향일 수도 있다. 연마 패드(11)와 맞닿아 연마되는 연마 대상 기판(50)은 반도체 웨이퍼 기판, 디스플레이 기판 등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.The polishing
노즐(60)은 연마 패드(11) 상에 배치되어 연마 패드(11)의 연마면에 슬러리(70)를 공급할 수 있다. 본 명세서에서, 용어 '슬러리'는 연마액 내지는 연마 입자 등과 대략 동일한 의미로 사용될 수 있다. 슬러리(70)는 연마 패드(11)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 연마 패드(11)의 연마면 상에서 유동하며, 적어도 일부는 연마 패드(11)와 연마 대상 기판(50) 사이에 침투하여 화학 반응을 통해 연마에 기여할 수 있다.The
이하, 도 2 내지 도 6를 더 참조하여 연마 패드(11)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 도 2는 도 1의 연마 패드의 평면 레이아웃이다. 도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 확대사시도이다. 도 4는 도 2의 돌출 패턴의 배열을 나타낸 평면도이다. 도 5는 도 2의 어느 돌출 패턴을 확대하여 나타낸 확대사시도이다. 도 6은 도 3의 B-B' 선을 따라 절개한 단면도이다. 도시의 편의 상, 도 3은 돌출 패턴(230)의 만입부(C)를 표현하지 않았다.Hereinafter, the
도 2 내지 도 6을 더 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(11)는 평면 시점에서 대략 원형일 수 있다. 또, 연마 패드(11)는 지지층(100) 및 지지층(100) 상에 배치된 패턴층(200)을 포함할 수 있다. 패턴층(200)의 돌출 패턴(230)의 상면은 전체적으로 연마면(polishing surface)을 형성할 수 있다. 지지층(100) 및 패턴층(200)은 각각 소정의 유연성(flexibility)을 갖는 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.2 to 6 , the
예시적인 실시예에서, 지지층(100)의 강도(strength), 강성(rigidity) 및/또는 경도는 패턴층(200)의 강도, 강성 및/또는 경도 보다 작을 수 있다. 즉, 지지층(100)은 패턴층(200) 보다 유연성이 크고 탄성 계수(modulus of elasticity)가 작을 수 있다. 상기 탄성 계수는 손실 탄성 계수(loss modulus) 및/또는 저장 탄성 계수(storage modulus)를 포함하는 의미이다.In an exemplary embodiment, the strength, rigidity, and/or hardness of the
이를 통해 연마 대상 기판(50)의 표면이 미세한 굴곡을 갖는 경우, 연마 대상 기판(50)에 요구되는 평탄화 특성이 고도한 경우, 및/또는 연마 패드(11)가 미세한 굴곡을 갖는 경우에도 연마 패드(11)의 상면에 형성된 돌출 패턴(230)이 연마 대상 기판(50)의 굴곡을 따라 밀착하여 연마를 수행하도록 할 수 있다. 즉, 연마 패드(11)가 연마 대상 기판(50)의 표면을 따라 추종(follow)하도록 할 수 있다. 이에 대해서는 도 7 등과 함께 후술된다.Through this, when the surface of the polishing
지지층(100) 및 패턴층(200)은 서로 동일하거나 상이한 재질로 이루어질 수 있다. 비제한적인 예시로, 지지층(100) 및 패턴층(200)은 실질적으로 동일한 고분자 소재를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 고분자 재료의 예로는 (폴리)우레탄((poly)urethane, PU), (폴리)(메트)아크릴레이트((poly)(meth)acrylate), (폴리)에폭시((poly)epoxy), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), (폴리)에테르이미드((poly)etherimide), (폴리)아미드((poly)amide), (폴리)프로필렌((poly)propylene), (폴리)부타디엔((poly)butadiene), 폴리알킬렌옥사이드(polyalkylene oxide), (폴리)에스테르((poly)ester), (폴리)아이소프렌((poly)isoprene), (폴리)스티렌((poly)styrene), (폴리)에틸렌((poly)ethylene), (폴리)카보네이트((poly)carbonate), 폴리플루오렌, 폴리페닐렌, 폴리아줄렌, 폴리피렌, 폴리나프탈렌, 폴리-p-페닐렌비닐렌, 폴리피롤, 폴리카바졸, 폴리인돌, 폴리아닐린, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The
지지층(100)과 패턴층(200)의 강성 등은 고분자 재료의 가교도 등을 통해 제어될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The rigidity of the
지지층(100)은 평면 시점에서 대략 원형을 가지고, 그 상부의 패턴층(200)을 지지하는 기능을 제공할 수 있다. 지지층(100)의 최소 두께(T1)의 하한은 약 1mm 이상, 또는 약 2mm 이상, 또는 약 3mm 이상일 수 있다. 지지층(100)의 두께가 상기 범위 보다 작을 경우 지지층(100)이 충분한 탄성 또는 변형율을 나타내지 못하고 연마 대상 기판(50)의 굴곡을 따라 연마 패드(11)가 추종하기 곤란할 수 있다. 지지층(100) 두께(T1)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 약 5mm 이하, 또는 약 4mm 이하일 수 있다. 본 명세서에서, 어느 수치 범위의 상한과 하한이 각각 복수개 기재된 경우, 본 명세서가 개시하는 수치 범위는 복수의 상한 중 임의로 선택된 어느 하나의 상한과 복수의 하한 중 임의로 선택된 어느 하나의 하한 사이의 수치 범위를 개시하는 것으로 이해되어야 한다.The
패턴층(200)은 지지층(100) 상에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 패턴층(200)은 별도의 접합층 없이 지지층(100) 상에 직접 배치될 수 있다. 패턴층(200)은 베이스(210) 및 베이스(210) 상에 배치된 복수의 돌출 패턴(230)을 포함할 수 있다. 돌출 패턴(230)은 베이스(210) 상에서 서로 이격되어 복수개일 수 있다. 도면으로 표현하지 않았으나, 패턴층(200)은 내부에 분산된 포어를 가질 수도 있다. 또, 지지층(100) 또한 내부에 분산된 포어를 가질 수 있다. 지지층(100)의 포어의 평균 입도는 패턴층(200)의 포어의 평균 입도 보다 클 수 있다.The
베이스(210)와 돌출 패턴(230)은 물리적 경계 없이 일체로 및 연속적으로 형성되며, 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 베이스(210)와 돌출 패턴(230)은 물리적 경계를 가지고 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 이 경우 베이스(210)의 강도, 강성 및/또는 경도 등은 돌출 패턴(230)의 그것 보다 작을 수 있다.The
베이스(210)는 서로 이격된 복수의 돌출 패턴(230)과 제3 방향(Z)으로 중첩하는 부분일 수 있다. 또, 베이스(210)는 평면 시점에서, 연마 패드(11)와 상응하는 대부분의 면적을 차지하며 지지층(100)을 커버하는 부분일 수 있다. 또는, 베이스(210)는 후술할 돌출 패턴(230)을 제외한 패턴층(200)의 나머지 부분을 의미할 수 있다. The base 210 may be a portion overlapping the plurality of protruding
베이스(210) 최대 두께(T2)의 하한은 약 0.01mm 이상, 또는 약 0.05mm 이상, 또는 약 0.1mm 이상, 또는 약 0.5mm 이상, 또는 약 1.0mm 이상일 수 있다. 베이스(210)의 두께가 상기 범위 보다 작을 경우 연마 대상 기판(50)의 굴곡을 따라 연마 패드(11)가 추종하기 곤란할 수 있다. 베이스(210)의 두께(T2)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 약 약 3.0mm 이하, 또는 약 2.5mm 이하, 또는 약 2.0mm 이하, 또는 약 1.5mm 이하일 수 있다. The lower limit of the maximum thickness T2 of the base 210 may be about 0.01 mm or more, or about 0.05 mm or more, or about 0.1 mm or more, or about 0.5 mm or more, or about 1.0 mm or more. When the thickness of the
복수의 돌출 패턴(230)은 하나의 베이스(210) 상에 배치될 수 있다. 돌출 패턴(230)은 연마 패드(11)의 최상단 레벨을 형성하며 연마면을 형성하는 부분일 수 있다. 즉, 패턴층(200)이 다단 구조를 갖는 경우에도 돌출 패턴(230)은 실제 연마에 기여하는 돌출 부분을 의미할 수 있다. The plurality of
예시적인 실시예에서, 돌출 패턴(230)은 평면 시점에서 대략 사각 형상일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또, 돌출 패턴(230)은 대략 사각 형상을 가지되, 후술할 트렌치들(300)과 제3 방향(Z)으로 비중첩할 수 있다. 예를 들어, 트렌치(300)와 중첩하는 위치에는 돌출 패턴(230)이 형성되지 않거나, 이미 형성된 돌출 패턴(230)은 레이저 등을 이용해 제거 가공될 수 있다. In an exemplary embodiment, the
또, 도 2 등은 평면 시점에서 복수의 돌출 패턴(230)이 실질적으로 규칙적으로 배열된 상태를 예시하고 있으나, 다른 실시예에서 복수의 돌출 패턴(230)은 실질적으로 불규칙하게 배열되거나, 또는 임의의 배열(random arrangement)을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 복수의 돌출 패턴(230)이 모여 하나의 군집 패턴을 형성하고, 상기 군집 패턴이 실질적으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 이 경우 어느 군집 패턴 내의 복수의 돌출 패턴(230)은 규칙성을 가지고 배열될 수 있다.In addition, although FIG. 2 illustrates a state in which the plurality of
본 실시예에서 돌출 패턴(230)들은 적어도 2개의 방향을 따라 반복 배열되어 규칙적 배열을 형성할 수 있다. 예를 들어, 돌출 패턴(230)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 따라 실질적으로 동일한 이격 거리를 가지고 반복 배열되어 대략 매트릭스(matrix) 배열될 수 있다.In the present embodiment, the
돌출 패턴(230)의 크기 등은 연마 패드(11)의 연마율(polishing rate), 연마 불균일도(NU) 등에 영향을 미치는 주요 요인이 될 수 있다. 본 발명의 발명자들은 돌출 패턴(230)의 둘레 길이 및/또는 면적에 의해 연마율을 제어할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The size of the
예시적인 실시예에서, 평면 시점에서, 돌출 패턴(230)이 차지하는 연마 면적, 또는 실연마 면적, 즉 돌출 패턴(230)의 상면이 차지하는 면적은 전체 면적에 대해 약 1.0% 이상 80% 이하, 또는 약 1.0% 이상 70% 이하, 또는 약 1.0% 이상 60% 이하, 또는 약 1.0% 이상 50% 이하, 또는 약 1.0% 이상 45.0% 이하, 또는 약 1.0% 이상 40% 이하, 또는 약 1.0% 이상 35% 이하, 또는 약 1.0% 이상 30% 이하, 또는 약 3.0% 이상 30.0% 이하, 또는 약 5.0% 이상 30.0% 이하, 또는 약 10.0% 이상 30.0% 이하일 수 있다. 즉, 전체 면적에 대한 연마 면적의 하한은 약 1.0%, 또는 약 3.0%, 또는 약 5.0% 일 수 있다. 전체 면적에 대한 연마 면적의 상한은 약 80%, 또는 약 70%, 또는 약 60%, 또는 약 50%, 또는 약 45%, 또는 약 40%, 또는 약 35%, 또는 약 30%일 수 있다. In an exemplary embodiment, in a plan view, the polished area occupied by the protruding
본 명세서에서, 사용되는 용어 '연마 면적' 또는 '실연마 면적'은 돌출 패턴(230)의 상단이 연마 대상 기판(50)과 맞닿아 연마에 기여하는 면적을 의미한다. 즉, 연마 패드(11)의 패턴층(200) 중에 최대 높이를 형성하는 부분이 차지하는 면적을 의미한다. 상기 연마 면적 비율은 연마 패드(11)의 전체 면적에 대한 돌출 패턴(230)들의 상부 면적의 합으로 계산될 수도 있으나, 일부의 단위 면적에 대해 그 단위 면적 내에 위치하는 돌출 패턴(230)들의 상부 면적의 합 또한 실질적으로 동일한 의미로 사용될 수 있다.As used herein, the term 'polishing area' or 'actual polishing area' refers to an area where the upper end of the
또, 후술할 바와 같이 돌출 패턴(230)은 가장자리의 둘레 길이 증가에 기여하는 만입부(C)를 가질 수 있다. 이 경우 전술한 돌출 패턴(230)이 차지하는 면적은 만입부(C)에 의해 차감된 면적을 제외한 면적을 의미할 수 있다. 돌출 패턴(230)이 그 내부에 포어를 갖는 실시예에서, 돌출 패턴(230)이 차지하는 면적은 미세한 크기의 포어가 차지하는 면적을 제외하지 않은 면적을 의미할 수 있다. 즉, 포어의 면적은 무시될 수 있다.In addition, as will be described later, the
예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이 어느 돌출 패턴(230)의 평면상 형상이 한변의 길이가 W인 대략 정사각형 형상인 경우, 해당 돌출 패턴(230)이 차지하는 평면상 면적은 W×W에서 하나 이상의 만입부(C)가 차지하는 면적을 제외한 면적일 수 있다.For example, as shown in FIG. 4 , when the planar shape of a
예컨대, 만입부를 갖지 않는 제1 돌출 패턴(230a)의 면적은 대략 W×W와 실질적으로 같을 수 있다. 반면, 만입부를 4개 갖는 제2 돌출 패턴(230b) 및 제3 돌출 패턴(230c)이 차지하는 면적은 W×W 보다 다소 작을 수 있다. For example, the area of the
다른 예를 들어, 어느 하나의 돌출 패턴(230)이 차지하는 평면상 면적이 S로 표현되는 경우, 연마 면적이 차지하는 비율은 연마 패드(11)의 평면상 전체 면적에 대한 S×n으로 표현될 수 있다. 여기서 n은 연마 패드(11)에 포함된 돌출 패턴(230)의 총 개수이다.As another example, when the planar area occupied by any one
또 다른 예를 들어, 상기 연마 면적의 비율은 연마 패드(11)의 임의의 확인 대상 면적에 대해, 상기 확인 대상 면적에 속하는 돌출 패턴(230)들이 차지하는 면적으로 표현될 수 있다. 이 경우 확인 대상 면적(예컨대, 검사 면적)을 x 축으로 하고 그 경우의 돌출 패턴(230)이 차지하는 면적을 y 축으로 하는 경우, 상기 연마 면적의 비율은 상기 그래프의 기울기(slope)로 표현될 수도 있다.As another example, the ratio of the polishing area may be expressed as an area occupied by the
전술한 연마 면적의 비율(%)이 상기 범위에 있을 때 우수한 연마율을 나타내며, 돌출 패턴(230)의 배열, 형상 및/또는 크기의 변형을 통해 연마율 등의 연마 특성을 제어할 수 있다. 또, 연마 면적이 너무 클 경우 실접촉 압력의 감소와 슬러리의 유동 제한에 의해 연마율이 되려 감소할 수 있다.When the above-described ratio (%) of the polishing area is within the above range, an excellent polishing rate is exhibited, and polishing characteristics such as a polishing rate can be controlled by changing the arrangement, shape, and/or size of the
한편, 평면 시점의 단위 면적, 예컨대 1mm2에 있어서, 돌출 패턴(230)의 평면상 둘레가 형성하는 단위 면적당 둘레 길이의 하한은 약 1.0mm/mm2 이상, 또는 약 3.0mm/mm2 이상, 또는 약 5.0mm/mm2 이상, 또는 약 8.0mm/mm2 이상일 수 있다.On the other hand, in a unit area of a planar view, for example, 1 mm 2 , the lower limit of the perimeter length per unit area formed by the planar perimeter of the
또, 돌출 패턴(230)의 평면상 둘레가 형성하는 단위 면적당 둘레 길이의 상한은 약 250.0mm/mm2 이하, 또는 약 200.0mm/mm2 이하, 또는 약 150.0mm/mm2 이하, 또는 약 100.0mm/mm2 이하, 또는 약 50.0mm/mm2 이하, 또는 약 30.0mm/mm2 이하, 또는 약 24.0mm/mm2 이하, 또는 약 20.0mm/mm2 이하, 또는 약 16.0mm/mm2 이하, 또는 약 10.0mm/mm2 이하일 수 있다. In addition, the upper limit of the circumferential length per unit area formed by the planar circumference of the
본 명세서에서 사용되는 용어 '단위 면적당 둘레 길이'는 단위 면적(1mm2) 당 돌출 패턴(230)들의 연마 면적이 형성하는 외곽 길이를 의미한다. As used herein, the term 'perimeter length per unit area' refers to an outer length formed by the polishing area of the protruding
예를 들어, 도 4에 도시된 전체 사각형이 1mm2의 면적을 갖는 것으로 가정할 경우, 상기 단위 면적당 둘레 길이는 4개의 돌출 패턴×L로 표현될 수 있다. 여기서 L은 어느 하나의 돌출 패턴(230)이 형성하는 둘레 길이를 의미한다. 예를 들어, L은 4개변×W 보다 다소 클 수 있다. 전술한 바와 같이 만입부(C)는 돌출 패턴(230)의 둘레 길이의 증가를 야기하기 때문이다. 즉, 본 명세서에서, 돌출 패턴(230)의 둘레 길이는 외곽 가장자리 뿐 아니라, 평면상 임의의 형상을 갖는 만입부(C)에 의해 형성되는 곡선을 포함하는 가장자리(edge)에 의해 형성된 폐곡선의 둘레 길이를 의미할 수 있다.For example, if it is assumed that the entire quadrangle shown in FIG. 4 has an area of 1 mm 2 , the perimeter length per unit area may be expressed as four protruding patterns×L. Here, L denotes a perimeter length formed by any one
다른 예를 들어, 상기 단위 면적당 둘레 길이는 연마 패드(11)의 임의의 확인 대상 면적에 대한 상기 확인 대상 면적에 속하는 돌출 패턴(230)이 형성하는 둘레 길이로 표현될 수 있다. 이 경우 확인 대상 면적(예컨대, 검사 면적)을 x 축으로 하고 그 경우의 돌출 패턴(230)이 형성하는 총 둘레 길이를 y 축으로 하는 경우, 상기 단위 면적당 둘레 길이는 상기 그래프의 기울기(slope)로 표현될 수도 있다.As another example, the perimeter length per unit area may be expressed as a perimeter length formed by the
전술한 단위 면적당 둘레 길이(mm/mm2)가 상기 범위에 있을 때 우수한 연마율을 나타낼 수 있다. 이에 대해서는 실험예 등과 함께 후술한다.When the above-described peripheral length per unit area (mm/mm 2 ) is in the above range, an excellent polishing rate may be exhibited. This will be described later along with experimental examples and the like.
돌출 패턴(230)이 평면상 대략 사각형인 예시적인 실시예에서, 돌출 패턴(230)의 최대폭(Wmax)은 대략 대각선 방향으로 형성될 수 있다. 반면 돌출 패턴(230)의 최소폭(W)은 어느 한 변의 길이에 상응할 수 있다. 본 명세서에서, 돌출 패턴의 최소폭은 다른 돌출 패턴과 물리적으로 분리 및 이격되어 독립된 어느 하나의 돌출 패턴(230)이 갖는 평면상 길이, 너비 내지는 폭 중에서 가장 최소의 길이를 갖는 부분의 폭을 의미한다. In an exemplary embodiment in which the
또, 최소폭은 돌출 패턴(230)을 형성하기 위한 공정 및/또는 공정 설비에서 제어가 필요한 최소 길이를 의미하며, 만입부(C)에 의해 증가되거나 감소하는 길이를 제외하고, 일점과 타점간의 최단 거리를 의미할 수 있다. 다르게 표현하면, 최소폭은 만입부를 전혀 갖지 않는 어느 돌출 패턴(230)의 최소폭을 의미할 수 있다.In addition, the minimum width means the minimum length required to be controlled in the process and/or process equipment for forming the
돌출 패턴(230)의 최대폭(Wmax)은 돌출 패턴(230)의 평면상 형상에 따라 달라질 수 있으나, 예를 들어 돌출 패턴(230)의 최대폭(Wmax)은 약 1.0mm 이하, 또는 약 0.8mm 이하, 또는 약 0.5mm 이하, 또는 약 0.3mm 이하일 수 있다. The maximum width Wmax of the
돌출 패턴(230)의 최소폭은 어느 한 변의 길이(W)에 상응할 수 있다. 돌출 패턴(230)의 최소폭(W)의 하한은 약 20㎛ 이상, 또는 약 30㎛, 이상, 또는 약 40㎛ 이상, 또는 약 50㎛ 이상, 또는 약 60㎛ 이상, 또는 약 70㎛ 이상, 또는 약 80㎛ 이상, 또는 약 90㎛ 이상, 또는 약 100㎛ 이상일 수 있다. 최소폭(W)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 최대폭(Wmax) 미만일 수 있다. 비제한적인 예시로서, 돌출 패턴(230)의 최소폭은 약 40㎛ 내지 120㎛, 또는 약 50㎛ 내지 100㎛, 또는 약 60㎛ 내지 100㎛ 범위에 있을 수 있다.The minimum width of the
돌출 패턴(230)의 높이(H)는 연마 패드(11)의 연마 특성 및 내구성에 영향을 줄 수 있다. 돌출 패턴(230)의 최소 높이(H)는 베이스(210)의 상면(210s)으로부터 돌출 패턴(230)의 상단까지의 수직 최단 거리를 의미한다. The height H of the
돌출 패턴(230)의 높이(H)는 연마 패드(11)의 연마 특성 및 내구성에 영향을 줄 수 있다. 돌출 패턴(230)의 최소 높이(H)는 베이스(210)의 상면(210s)으로부터 돌출 패턴(230)의 상단까지의 수직 최단 거리를 의미한다. The height H of the
돌출 패턴(230)의 높이(H)는 돌출 패턴(230)이 갖는 최소폭(W)과 상관 관계에 있을 수 있다. 즉 수직 단면 상에서 돌출 패턴(230)의 장폭비가 너무 커지면 연마 패드(11)가 회전하며 연마 대상 기판(50)과 밀착하는 과정에서 평면 방향, 예컨대 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 속하는 평면 내 임의 방향으로의 기울어짐 또는 찌그러짐이 발생할 수 있고 설계된 연마를 온전히 수행하지 못할 수 있다. 반면 돌출 패턴(230)의 높이(H)가 지나치게 작을 경우 연마 공정이 반복됨에 따라 돌출 패턴(230) 상단에 발생하는 손상 또는 마모 등으로 인해 연마 패드(11)의 수명이 지나치게 짧아질 수 있다.The height H of the
위와 같은 관점에서 돌출 패턴(230)의 최소 높이(H)는 돌출 패턴(230)의 최소폭의 약 0.5배 내지 2.5배, 또는 약 0.6배 내지 2.0배, 또는 약 0.7배 내지 1.8배, 또는 약 0.8배 내지 1.7배, 또는 약 0.9배 내지 1.6배, 또는 약 1.0배 내지 1.5배 범위에 있을 수 있다. 비제한적인 예시로서, 돌출 패턴(H)의 최대 높이는 약 0.01mm 내지 1.5mm일 수 있다.In view of the above, the minimum height H of the
예시적인 실시예에서, 복수의 돌출 패턴(230)들 중 적어도 일부는 서로 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 돌출 패턴(230)은 제1 돌출 패턴(230a), 제2 돌출 패턴(230b) 및 제3 돌출 패턴(230c)을 포함하되, 이들은 서로 상이한 형상을 가질 수 있다. 이는 만입부(C)에 의한 것일 수 있다. 도 4는 설명의 편의 상 제1 돌출 패턴(230a)은 만입부를 갖지 않는 경우를 예시한다.In an exemplary embodiment, at least some of the plurality of
만입부(C)는 돌출 패턴(230)의 상면에 노출되며, 평면 시점에서 돌출 패턴(230)의 가장자리에 위치하여 둘레 길이(L)의 증가에 기여하는 부분을 의미한다. 만입부(C)는 돌출 패턴(230)의 외곽 가장자리로부터 내측으로 만곡된 형상을 갖는다. 만입부(C)는 평면 시점에서 원호의 일부, 또는 타원호의 일부 등의 형상일 수 있다.The indentation portion C is exposed on the upper surface of the
우선 평면 시점을 기준으로 하여 만입부(C)에 대해 설명한다.First, the indentation portion (C) will be described with reference to a planar viewpoint.
만입부(C)는 제1 만입부(C1) 및 제2 만입부(C2)를 포함할 수 있다. 평면 시점에서, 제1 만입부(C1)는 원호의 중심이 돌출 패턴(230)의 본래 가장자리 내부에, 즉 만입부가 없는 상태에서의 돌출 패턴과 중첩하도록 위치하는 만입부를 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 만입부(C1)는 원호의 중심각이 90도 보다 큰 형상일 수 있다. 반면, 제2 만입부(C2)는 원호의 중심이 돌출 패턴(230)의 본래 가장자리 외부에, 즉 만입부가 없는 상태에서의 돌출 패턴과 중첩하지 않도록 위치하는 만입부를 의미할 수 있다. 예컨대, 제2 만입부(C2)는 원호의 중심각이 90도 보다 작은 형상일 수 있다.The indentation portion C may include a first indentation portion C1 and a second indentation portion C2. In a plan view, the first indentation portion C1 may mean an indentation portion positioned such that the center of the arc overlaps with the protrusion pattern in a state in which there is no indentation inside the original edge of the
복수의 돌출 패턴(230)들 중 적어도 일부는, 원호의 중심각이 약 90도 보다 크거나, 또는 약 100도 보다 크거나, 또는 약 110도 보다 크거나, 또는 약 120도 보다 크거나, 또는 약 130도 보다 크거나, 또는 약 140도 보다 크거나, 또는 약 150도 보다 크거나, 또는 약 160도 보다 크거나, 또는 약 170도 보다 크거나, 또는 심지어 약 180도 보다 큰 만입부(C)를 가질 수 있다.At least some of the plurality of
만일 만입부(C)의 평면상 원호의 중심각이 90도 보다 작을 경우, 돌출 패턴(230)의 둘레 길이 증가 효과가 미미하거나, 오히려 둘레 길이가 감소할 수도 있다. If the central angle of the circular arc on the plane of the indentation portion C is less than 90 degrees, the effect of increasing the perimeter of the
도 4는 만입부(C)들이 평면 시점에서 180도 보다 작은 원호 길이를 갖는 열호(inferior arc, 劣弧) 형상인 경우 및 180도 보다 큰 원호 길이를 갖는 우호(superior arc, 優弧) 형상인 경우를 모두 포함하는 경우를 예시한다.4 is a case in which the indentations C are of an inferior arc shape having an arc length less than 180 degrees in a plan view and a superior arc shape having an arc length greater than 180 degrees in FIG. A case in which all cases are included is exemplified.
어느 만입부(C)의 곡률 반경(R)은 약 5㎛ 이상, 또는 약 6㎛ 이상, 또는 약 7㎛ 이상, 또는 약 8㎛ 이상, 또는 약 9㎛ 이상, 또는 약 10㎛ 이상일 수 있다. 만입부(C)가 충분한 크기의 곡률 반경(R)을 가짐에 따라 돌출 패턴(230)의 평면상 둘레 길이 증가를 달성할 수 있다. 반면 곡률 반경(R)의 상한은 약 50㎛, 또는 약 40㎛ 일 수 있다. 곡률 반경(R)이 지나치게 클 경우 돌출 패턴(230)의 형상이 붕괴되고, 실연마 면적이 지나치게 감소하여 되려 연마 효율이 감소할 수 있다.The radius of curvature R of any indentation C may be about 5 μm or more, or about 6 μm or more, or about 7 μm or more, or about 8 μm or more, or about 9 μm or more, or about 10 μm or more. As the indentation portion C has a sufficient radius of curvature R, it is possible to achieve an increase in the perimeter length of the
본 명세서에서, 만입부의 곡률 반경은, 만입부가 원호의 형상일 경우 그 곡률 반경을 의미하고, 만입부가 타원호 등 완전하지 않은 원호의 형상일 경우, 만입부에 타원 중심 의해 형성되는 타원과 등가의 면적을 갖는 원호의 반경으로 이해될 수 있다.In the present specification, the radius of curvature of the indentation means the radius of curvature when the indentation is in the shape of a circular arc, and when the indentation is in the shape of an incomplete arc, such as an elliptical arc, equivalent to the ellipse formed by the center of the ellipse in the indentation It can be understood as the radius of an arc with an area.
몇몇 실시예에서, 만입부(C)의 곡률 반경(R)은 돌출 패턴(230)의 최소폭(W)과 소정의 관계에 있을 수 있다. 예를 들어, 곡률 반경(R)은 돌출 패턴(230) 최소폭(W)의 약 0.3배 내지 0.8배 범위에 있을 수 있다. 즉, 만입부(C)의 곡률 직경은 최소폭(W)의 약 0.6배 내지 1.6배 범위에 있을 수 있다. 상기 범위에서 충분한 둘레 길이의 증가를 달성함과 동시에 실연마 면적을 높일 수 있다.In some embodiments, the radius of curvature R of the indentation portion C may have a predetermined relationship with the minimum width W of the
만입부(C)는 돌출 패턴(230)의 어느 두개의 직선 변의 연장선 부근에 위치할 수 있다. 즉, 만입부가 없는 상태에서의 돌출 패턴의 꼭지점 부근에 위치하여, 어느 하나의 만입부(C)는 적어도 2개의 직선 변을 점유할 수 있다. 상기 직선 변은 만입부(C)가 존재하지 않았을 경우를 가정한 상태에서의 돌출 패턴(230)의 인접한 두개의 직선 변을 의미할 수 있다. 또는 상기 직선 변은 평면상 곡선 형상의 만입부(C)가 형성하는 곡선의 양쪽 단부와 맞닿아 있는 두개의 직선 변을 의미할 수 있다.The indentation portion C may be located in the vicinity of an extension line of any two straight sides of the
이에 따라 복수의 돌출 패턴(230) 중 적어도 일부의 돌출 패턴(230)의 만입부(C) 부근의 돌출 패턴(230)의 꼭지점(P)은, 평면 시점에서 어느 직선변과 만입부(C)가 형성하는 곡선이 만나 형성될 수 있다. 이 때 평면 시점에서, 만입부(C)와 인접한 꼭지점(P)에서, 상기 곡선의 접선과 상기 직선 변이 이루는 각(θ)은 예각일 수 있다. 구체적으로, 상기 꼭지점 각(θ)은 약 20도 내지 80도일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. Accordingly, the vertex P of the
다른 실시예에서, 복수의 돌출 패턴(230) 중 적어도 일부의 돌출 패턴(230)이 갖는 만입부는 2개의 직선변을 점유하며 형성되는 것이 아니라, 오직 하나의 직선변을 점유하며 직선변 상에 형성될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 복수의 돌출 패턴(230) 중 적어도 일부의 돌출 패턴(230)의 만입부(C) 부근의 돌출 패턴(230)의 꼭지점(P)에서 곡선의 접선과 직선변이 이루는 각은 예각이 아닐 수도 있다.In another embodiment, the indentation of at least a portion of the
다음으로 단면 시점에서의 만입부(C)에 대해 설명한다.Next, the indentation portion C at the cross-sectional viewpoint will be described.
만입부(C)는 돌출 패턴(230)의 오목한 측면(230s)을 형성할 수 있다. 상기 오목한 측면(230s)은 돌출 패턴(230)의 평면 시점에서의 오목한 형상 및 단면 시점에서의 오목한 형상을 포함하는 의미이다.The indentation portion C may form a
예시적인 실시예에서, 측면(230s)은 하향 경사진 형상을 가질 수 있다. 또, 만입부(C)는 돌출 패턴(230)의 상단부에서 보다 하단부, 즉 베이스(210)와 맞닿는 부분에서의 크기가 더 작을 수 있다. 다시 말해서, 돌출 패턴(230)은 만입부(C)에 의해, 상부에서의 면적이 베이스(210)와 맞닿는 부분에서의 면적 보다 작을 수 있다. 돌출 패턴(230)의 오목한 측면(210s)은 하측으로 오목한 형상, 다시 말해서 돌출 패턴(230) 또는 베이스(210) 또는 지지층(100) 측으로 오목한 형상을 의미한다.In an exemplary embodiment, the side surfaces 230s may have a downwardly inclined shape. Also, the indentation portion C may have a smaller size at the lower end of the
돌출 패턴(230)의 어느 가장자리에 만입부(C)가 위치함에 따라 돌출 패턴 하부의 베이스(210)가 적어도 부분적으로 노출될 수 있다. 즉, 만입부가 없는 상태에서의 돌출 패턴이 배치될 경우 커버되는 베이스(210)의 일부분이 만입부(C)가 형성됨에 따라 노출될 수 있다.As the indentation portion C is positioned at any edge of the
도 6의 좌측에서 첫번째, 세번째 및 네번째 돌출 패턴(230)은 돌출 패턴(230)의 높이(H)와 만입부(C)의 높이(Hc), 즉 제3 방향(Z)으로의 길이가 실질적으로 동일한 경우를 예시한다. 그러나 몇몇 실시예에서, 예컨대 도 6의 좌측에서 두번째 돌출 패턴(230)과 같이 어느 돌출 패턴(230)의 전체 높이(H)에 대해 만입부(C)의 높이(Hc)가 차지하는 비율이 약 50% 이상 100% 미만일 수도 있다.The first, third, and
구체적인 예를 들어, 어느 돌출 패턴(230)은 하부 패턴(230a1) 및 상부 패턴(230a2)을 포함할 수 있다. 하부 패턴(230a1)은 온전한 돌출 패턴의 형상을 갖는 부분이고, 상부 패턴(230a2)은 만입부(C)의 수직 높이(Hc)에 의해 형성되는 부분일 수 있다. 하부 패턴(230a1)의 평면상 크기는 상부 패턴(230a2)의 평면상 크기 보다 클 수 있다. 이 때 만입부(C)의 수직 높이(Hc)는 대략 상부 패턴(230a2)의 높이에 상응할 수 있다.As a specific example, a
만일 만입부(C)가 상기 범위 보다 작은 높이(Hc)를 가질 경우, 연마 패드(11)를 사용함에 따라 돌출 패턴(230)의 높이(H)가 점차 낮아지고, 그에 따라 만입부가 제거되어 둘레 길이가 현저하게 감소할 수 있다. 즉, 만입부(C)가 충분한 높이(Hc)를 갖도록 형성하여 연마 패드(11)의 내구성을 증가시킬 수 있다. If the indentation portion C has a height Hc smaller than the above range, the height H of the
본 실시예에 따른 다공성을 갖는 돌출 패턴(230)을 포함하는 연마 패드(11)를 제조하는 과정에 있어서, 우선 연마에 필요한 접촉 압력과 돌출 패턴(230)의 평면상 형상 및 길이 요소를 결정하고, 만입부(C)의 크기를 결정할 수 있다. 그리고 접촉 압력을 고려하여 돌출 패턴(230)의 연마 면적, 즉 상부 면적을 결정할 수 있다. 그 다음 결정된 접촉 압력과 연마 면적을 고려하여 돌출 패턴(230)의 단위 면적당 둘레 길이를 결정하고, 이에 따라 돌출 패턴(230)을 포함하는 패턴층(200)을 포함하는 연마 패드(11)를 제조할 수 있다.In the process of manufacturing the
이 경우 전술한 바와 같이 연마율에 영향을 주는 요소, 즉 돌출 패턴(230)의 연마 면적의 비율과 단위 면적당 둘레 길이를 동시에 제어하는 것은 쉽지 않은 일이다. 특히 요구되는 연마 면적이 결정된 상태에서 단위 면적당 둘레 길이를 증가시키는 데에는 한계가 있다. 패턴 형상 변경으로 둘레 길이를 증가시키려는 경우, 연마 면적의 감소를 야기하거나, 적어도 패턴의 최소폭 감소로 인해 제조 비용 상승을 야기할 수 있다.In this case, as described above, it is not easy to simultaneously control the factors affecting the polishing rate, that is, the ratio of the polishing area of the
그러나 본 실시예에 따를 경우 돌출 패턴(230)의 만입부(C)를 이용하여 연마 면적을 실질적으로 유지하면서도 단위 면적당 둘레 길이의 증가를 상대적으로 용이하게 달성할 수 있다. 전술한 것과 같은 만입부(C)를 갖는 돌출 패턴, 예컨대 제2 돌출 패턴(230b) 및 제3 돌출 패턴(230c)의 둘레 길이는, 만입부를 갖지 않는 돌출 패턴, 예컨대 제1 돌출 패턴(230a)의 둘레 길이의 약 1.2배 내지 3.5배, 또는 약 1.5배 내지 3.0배, 또는 약 1.8배 내지 2.7배 범위에 있을 수 있다.However, according to the present embodiment, it is possible to relatively easily achieve an increase in the circumference length per unit area while substantially maintaining the polishing area by using the indentations C of the
또, 돌출 패턴(230)의 평면상 형상에 따라 다소 차이가 발생할 수 있으나, 본 실시예와 같이 돌출 패턴(230)이 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 연장된 가장자리를 갖는 경우, 어느 하나의 돌출 패턴(230)이 갖는 전체 둘레 길이는 돌출 패턴(230)의 최소폭(W)의 약 2배 내지 15배, 또는 약 3배 내지 13배, 또는 약 4배 내지 10배일 수 있다.In addition, some differences may occur depending on the planar shape of the
또는, 단위 면적당 돌출 패턴(230)이 형성하는 둘레 길이는 어느 하나의 돌출 패턴(230)의 최소폭(W)의 역수의 약 0.1배 내지 1.0배, 또는 약 0.2배 내지 0.9배, 또는 약 0.3배 내지 0.8배일 수 있다.Alternatively, the circumferential length formed by the
본 발명의 발명자들은 연마율 등에 영향을 주는 요소로서 돌출 패턴(230)의 상부 면적(즉, 실 연마 면적)의 비율과 단위 면적당 둘레 길이에 더하여, 본 실시예와 같이 돌출 패턴(230)이 소정 크기 범위의 만입부(C)를 갖는 경우의 요소를 발굴하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. In addition to the ratio of the upper area (ie, the actual polished area) of the
연마 패드(11)의 제조에 있어서, 예를 들어 설계에 있어서 연마 면적을 결정한 후에 돌출 패턴(230)의 둘레 길이를 제어할 때 돌출 패턴(230)의 폭 등의 크기가 매우 제한적이게 된다. 또, 충분한 둘레 길이를 확보하기 위해 돌출 패턴(230)을 세밀하게 형성할 경우 제조 비용의 증가를 야기한다.In manufacturing the
그러나 본 실시예와 같이 돌출 패턴(230)이 의도적으로 만입부(C)를 형성할 경우 계산한 것 이상의 둘레 길이를 달성할 수 있다. 따라서 종래와 같이 제조 비용을 높여서라도 돌출 패턴(230)을 더욱 세밀하게 형성할 경우, 즉 최소폭을 더 작게 구성할 경우 더 큰 둘레 길이의 증가를 달성할 수 있다. However, as in the present embodiment, when the
예를 들어, 최초 결정된 단위 면적당 둘레 길이 보다 실제 제조된 연마 패드(11)의 돌출 패턴(230)이 갖는 둘레 길이는 더 클 수 있다. 반면 종래에 비해 더 큰 돌출 패턴(230)을 형성하더라도, 즉 최소폭을 크게 구성하여 제조 비용을 절감하더라도 종래 수준의 둘레 길이를 확보할 수 있는 이점이 있다.For example, the circumferential length of the
이하, 연마 패드(11)의 트렌치(300)에 대해 설명한다. 연마 패드(11)의 일면, 예컨대 도 6 기준 상면은 트렌치(300)를 가질 수 있다. 트렌치(300)는 연마 패드(11)의 상면에 적하된 슬러리(70) 등을 이송 및 배출하는 채널 기능을 수행할 수 있다. 필요한 경우 본 명세서에서 사용되는 용어 '트렌치(trench)'는 채널(channel), 그루브(groove), 홈 등의 용어와 혼용될 수 있다.Hereinafter, the
트렌치(300)는 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및/또는 대각 방향으로 연장된 직선 형상의 방사 트렌치(310)를 포함할 수 있다. 방사 트렌치(310)는 원형의 연마 패드(11)의 중심으로부터 대략 방사 방향(radial direction)으로 연장된 형상일 수 있다. 도 2는 제1 방향(X)과 제2 방향(Y) 및 45도 방향으로 경사진 8개의 방사 트렌치(310)가 형성된 경우를 예시하고 있다. The
이에 따라 연마 패드(11)는 중심각이 대략 45도인 8개의 부채꼴 영역으로 구획될 수 있다. 본 실시예에 따른 연마 패드(11)의 방사 트렌치(310) 중 적어도 일부는 돌출 패턴(230)의 배열 방향, 즉 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)으로 연장된 상태일 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Accordingly, the
방사 트렌치(310)는 연마 패드(11)의 회전에 따라 발생하는 원심력 등으로 인해 슬러리(70)가 연마 패드(11)의 방사측 외곽 방향으로 이동하거나, 내지는 유동하도록 유도할 수 있다. 이를 통해 노즐(60)이 이동하지 않고 슬러리(70)를 적하하는 경우에도 슬러리(70)가 연마 패드(11)의 전면(全面)에 도포되도록 할 수 있고, 일부분에 과도하게 뭉치는 것을 방지하여 슬러리의 활용 효율을 향상시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 방사 트렌치(310)는 외곽 방향으로 갈수록 깊이가 깊어지도록 구성될 수도 있다.The
또, 트렌치(300)는 원형의 연마 패드(11)의 중심을 기준으로 동심원(concentric circle) 배열된 동심원 트렌치(320)를 더 포함할 수 있다. 도 2는 동심원 트렌치(320)가 3개인 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다. 어느 동심원 트렌치(320)는 복수의 방사 트렌치(310)와 교차하도록 마련될 수 있다. 동심원 트렌치(320)는 연마 패드(11)의 회전에 따라 발생하는 원심력 등으로 슬러리(70)가 연마 패드(11)의 회전 방향, 즉 원주 방향으로 이동하거나, 내지는 유동하도록 유도할 수 있다. In addition, the
본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 우선적으로 방사 트렌치(310)에 의해 연마 패드(11)의 외곽 방향으로 유동하는 슬러리(70)는 동심원 트렌치(320)에 의해 연마 패드(11)의 회전 방향으로 유동할 수 있다. 따라서 방사 트렌치(310)의 최대 폭을 동심원 트렌치(320)의 최대 폭 보다 크게 형성하는 것이 슬러리(70)의 뭉침 방지 측면에서 유리할 수 있다.Although the present invention is not limited thereto, the
비제한적인 예시로, 방사 트렌치(310)의 폭은 약 0.1mm 이상 3.0mm 이하, 또는 약 0.3mm 이상 2.5mm 이하, 또는 약 0.5mm 이상 2.0mm 이하, 또는 약 1.0mm 이상 1.5mm 이하의 범위에 있을 수 있다.As a non-limiting example, the width of the
트렌치(300)의 깊이(D1)는 베이스(210)의 두께, 예컨대 최대 두께 보다 작을 수 있다. 이에 따라 트렌치(300)를 통해 지지층(100)은 시인되지 않고, 잔존하는 패턴층(202)에 의해 커버된 상태일 수 있다. 본 명세서에서 트렌치(300)의 깊이(D1)는 기준면, 즉 베이스(210)의 상면으로부터 트렌치(300)의 최하측 기저면까지의 수직 최단 길이를 의미한다.The depth D1 of the
몇몇 실시예에서, 트렌치(300)의 깊이, 예컨대 방사 트렌치(310)의 깊이(D1)는 돌출 패턴(230)의 최대 높이 보다 클 수 있다. 후술할 바와 같이 트렌치(310)는 패턴층(202)의 유동성에 기여할 수 있다. 따라서 트렌치(310)가 충분한 깊이를 갖는 것이 패턴층(202)의 유동성 및 연마 대상 기판의 추종 측면에서 바람직할 수 있다.In some embodiments, the depth of the
이하, 도 7 내지 도 10를 더 참조하여 본 실시예에 따른 연마 패드(11)가 갖는 추종(follow) 특성 및 연마 특성에 대해 설명한다.Hereinafter, follow characteristics and polishing characteristics of the
도 7은 연마 패드(11)가 연마 대상 기판(50)과 접촉한 상태를 나타낸 예시적인 모식도이고, 도 8은 종래의 컨디셔너에 의해 연마된 연마 패드가 연마 대상 기판(50)과 접촉한 상태를 나타낸 예시적인 모식도이다.7 is an exemplary schematic diagram illustrating a state in which the
우선 도 7을 참조하면, 연마 대상 기판(50)의 하면 표면이 미세한 굴곡을 갖는 경우에, 본 실시예에 따른 연마 패드(11)는 지지층(100)이 충분한 유연성을 가짐으로써 수직 방향, 예컨대 중력 방향으로의 탄성 변형이 가능할 수 있다. 이를 통해 연마면을 형성하는 돌출 패턴(230)의 상면은 연마 대상 기판(50)의 굴곡면에 밀착할 수 있고, 패턴층(200)과 연마 대상 기판(50) 사이에는 슬러리가 고르게 분포하며 우수한 연마율을 달성할 수 있다.First, referring to FIG. 7 , when the lower surface of the
또한 상대적으로 하측으로 볼록하게 돌출된 연마 대상 기판(50)이 연마 패드(11)와 접촉하는 부분은, 상대적으로 상측으로 오목하게 만입된 연마 대상 기판(50)이 연마 패드(11)와 접촉하는 부분에 비해 상대적으로 더 큰 압력이 작용할 수 있고, 이에 따라 연마 불균일도(NU)를 최소화하고 균일한 연마를 달성할 수 있다.In addition, the portion in which the
특히 본 실시예에 따른 연마 패드(11)는 패턴층(200)의 강성을 지지층(100)의 강성 보다 크게 형성함으로써 연마 패드(11)가 연마 대상 기판(50)과 가압되는 경우 패턴층(200)의 돌출 패턴(230) 및 베이스(210)의 변형 정도 보다 지지층(100)의 변형 정도를 크게 구성할 수 있다. 비제한적인 예시로, 패턴층(200)은 실질적으로 변형되지 않거나, 최소한의 변형만 야기하며 지지층(100)만이 유연하게 변형되도록 구성할 수 있다. 만일 돌출 패턴(230)이 과도한 유연성을 가지고 수직 압력에 의해 변형이 쉽게 발생할 경우, 돌출 패턴(230)의 연마 면적이 변형되고, 수평 방향으로 기울어지는 등의 형상 변형으로 인해 의도한 연마율을 나타내지 못할 수 있다.In particular, the
따라서 패턴층(200)이 아닌 지지층(100)이 변형되도록 하여 연마 대상 기판(50) 표면의 굴곡을 추종하도록 하는 동시에 우수한 연마율을 나타낼 수 있다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 비제한적인 예시로서 돌출 패턴(230)을 포함하는 패턴층(200), 또는 패턴층(200)을 구성하는 재료의 수직 방향 압력에 대한 평면 방향으로의 최대 변화율은 약 20.0% 이하, 또는 약 15.0% 이하, 또는 약 10.0% 이하, 또는 약 5.0% 이하가 되도록 재료를 선정할 수 있다.Therefore, the
반면 도 8을 더 참조하면, 종래의 연마 패드(11')의 경우 컨디셔너(미도시)에 의해 표면 조도가 유지됨에도 불구하고 연마 패드(11')의 전면(全面)에 걸쳐 균일한 조도를 나타내기가 실질적으로 곤란하고, 이에 따라 굴곡진 표면을 갖는 연마 대상 기판(50)에 밀착할 수 없어 연마 불균일도가 증가하며 심지어 스크래치(scratch) 불량(defect)을 야기하기도 한다.On the other hand, referring further to FIG. 8 , in the case of the
도 9은 연마 패드(11)가 연마 대상 기판(50)에 접촉한 상태를 나타낸 다른 예시적인 모식도이고, 도 10는 종래의 컨디셔너에 의해 연마된 연마 패드가 연마 대상 기판(50)과 접촉한 상태를 나타낸 예시적인 모식도이다. 도 9 및 도 10는 연마 대상 기판(50)이 베이스 기판(50a) 상에 배치된 소자 패턴(50b) 및 그 상부의 오버코팅층(50c)을 포함하는 경우를 예시한다. 소자 패턴(50b)은 금속 등으로 이루어진 배선 패턴, 반도체 물질을 포함하는 액티브 패턴 등일 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다.9 is another exemplary schematic view showing a state in which the
우선 도 9을 참조하면, 연마 대상 기판(50)의 하면 표면에 매우 미세한 정도의 굴곡 또는 단차(step)를 갖는 오버코팅층(50c)이 위치한 경우에, 본 실시예에 따른 연마 패드(11)는 패턴층(200)의 상단이 균일한 높이를 가지고 오버코팅층(50c)을 균일하게 평탄화할 수 있다. 즉, 상대적으로 하측으로 볼록하게 돌출된 오버코팅층(50c)만을 선택적으로 연마하고, 상대적으로 상측으로 오목하게 만입된 오버코팅층(50c)에는 물리적 가압을 최소화함으로써 연마 대상 기판(50)의 소자의 손상 없이 광역 평탄화(global planarization)를 달성할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 연마 패드(11)는 STI 구조 공정 등에 적용 가능할 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.First, referring to FIG. 9 , when the
반면 도 10를 더 참조하면, 종래의 연마 패드(11')의 경우 전면에 걸쳐 균일한 조도를 나타내기가 실질적으로 곤란하고, 경우에 따라 상대적으로 상측으로 오목하게 만입된 오버코팅층(50c)까지 연마하게 될 수 있다. 이에 따라 연마 대상 기판(50)의 소자에 손상이 발생하거나, 부분적 평탄화(partial planarization) 정도만을 달성할 수 있기 때문에 정밀 평탄화 공정에 이용하기 적합하지 않다.On the other hand, referring further to FIG. 10 , in the case of the
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 다만 전술한 실시예와 동일하거나, 극히 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며 이는 첨부된 도면으로부터 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. However, the description of the same or extremely similar configuration to the above-described embodiment will be omitted, and this will be clearly understood by those skilled in the art from the accompanying drawings.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연마 패드의 단면도로서, 도 6과 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.11 is a cross-sectional view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a position corresponding to that of FIG.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(12)는 패턴층(202)의 돌출 패턴(230)들이 만입부(C)를 가지되, 만입부(C)의 제3 방향(Z)으로의 길이, 즉 만입부(C)의 높이(Hc)가 돌출 패턴(230)의 높이(H) 보다 작다.Referring to FIG. 11 , in the
앞서 도 6에서도 돌출 패턴의 높이 보다 만입부(C)의 높이(Hc)가 작은 돌출 패턴에 대해 설명하였으나, 본 실시예의 경우 대부분의 돌출 패턴(230)이 이러한 형상인 점이 앞선 실시예와 상이한 점이다. Although the protrusion pattern in which the height Hc of the indentation portion C is smaller than the height of the protrusion pattern in FIG. 6 has been described above, in the present embodiment, most of the
즉, 대부분의 돌출 패턴(230)은 하부 패턴(230a1) 및 상부 패턴(230a2)을 포함할 수 있다. 이 때 어느 돌출 패턴(230)의 전체 높이(H)에 대해 만입부(C)의 높이(Hc)가 차지하는 비율은 약 50% 이상 100% 이하, 또는 약 50% 이상 100% 미만, 또는 약 60% 이상 98% 이하, 또는 약 70% 이상 95% 이하일 수 있다. 만입부(C)가 제1 만입부(C1) 및 제2 만입부(C2)를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.That is, most of the
만일 돌출 패턴(230)의 높이, 즉 돌출 패턴(230)의 최상면과 베이스(210)의 상면 간의 거리가 상대적으로 크게 요구될 경우, 본 실시예와 같은 형상으로 구현할 수 있다.If the height of the
몇몇 실시예에서, 돌출 패턴(230)의 측면(230s)은 오목한 곡면 형상의 측면을 가지되, 측면(230s)은 제1 측면(230s1) 및 제2 측면(230s2)을 포함할 수 있다. 제1 측면(230s1)은 돌출 패턴(230)으로부터 하향 경사진 측면이고, 제2 측면(230s2)은 부분적으로 상향 경사진 측면을 의미할 수 있다.In some embodiments, the
본 실시예와 같이 대략 구형상 내지는 타원구 형상의 일부의 형태로 만입부(C)가 형성됨에 따라, 돌출 패턴(230)에 잔존하는 측면(230s)은 부분적으로 상향 경사진 제2 측면(230s2)을 포함할 수 있다.As the indentation portion C is formed in the form of a portion of an approximately spherical or elliptical shape as in the present embodiment, the
그 외 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.In addition, since the above-described planar shape, cross-sectional shape, size, and arrangement of the indentation portion (C), overlapping description will be omitted.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 패드의 단면도로서, 도 6과 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.12 is a cross-sectional view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a position corresponding to that of FIG.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(13)는 트렌치를 갖지 않는 점이 도 6 등의 실시예에 따른 연마 패드와 상이한 점이다.Referring to FIG. 12 , the
패턴층(203)은 별도의 트렌치, 예컨대 방사 방향, 또는 동심원 형상, 또는 그 외 방향으로 연장된 트렌치를 갖지 않을 수도 있다.The patterned
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 패드의 단면도로서, 도 6과 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.13 is a cross-sectional view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a position corresponding to that of FIG.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(14)는 패턴층(204)에 형성된 트렌치(314), 예컨대 방사 트렌치의 깊이가 베이스(210)의 두께와 실질적으로 동일하고, 그에 따라 트렌치(314)를 통해 지지층(100)의 상면이 부분적으로 노출되는 점이 도 6 등의 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 13 , in the
베이스(210)는 하나의 지지층(100) 상에서 트렌치(314), 예컨대 방사 트렌치를 기준으로 복수의 베이스(210)들로 구획되어 분리되고 이격될 수 있다. 이 경우 서로 이격된 어느 하나의 베이스(210) 내지는 패턴층(204)은 평면상 대략 부채꼴 형상임은 전술한 바와 같다.The base 210 may be divided into a plurality of
이에 따라 패턴층(204)에 가해지는 제3 방향(Z)으로의 압력에 의해 베이스(210)들이 평면 방향으로의 유동성을 나타낼 수 있다. 이를 통해 연마 대상 기판의 굴곡 표면을 따른 수직 추종을 더욱 유연하게 달성할 수 있다.Accordingly, the
그 외 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.In addition, since the above-described planar shape, cross-sectional shape, size, and arrangement of the indentation portion (C), overlapping description will be omitted.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 패드의 단면도로서, 도 6과 상응하는 위치를 나타낸 단면도이다.14 is a cross-sectional view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a position corresponding to that of FIG.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(15)는 지지층(100) 또한 부분적으로 함몰된 트렌치를 갖는 점이 전술한 도 13의 실시예와 상이한 점이다.Referring to FIG. 14 , the
예시적인 실시예에서, 패턴층(205)의 베이스(210)는 패턴층 트렌치(315)를 가지고, 지지층(100)은 지지층 트렌치(115)를 가질 수 있다. 패턴층 트렌치(315)의 깊이는 베이스(210)의 두께와 실질적으로 동일할 수 있다. 지지층 트렌치(115)의 깊이는 지지층(100)의 두께 보다 작을 수 있다.In an exemplary embodiment, the
패턴층 트렌치(315)와 지지층 트렌치(115)는 서로 제3 방향(Z)으로 중첩하며 서로 연결된 상태일 수 있다. 패턴층 트렌치(315) 및 지지층 트렌치(115)는 각각 전술한 방사 트렌치 및/또는 동심원 트렌치를 포함할 수 있다.The
도면으로 표현하지 않았으나, 또 다른 실시예에서 지지층 트렌치(115)는 지지층(100)을 완전히 관통하는 형상일 수도 있다. 이에 따라 연마 패드(15) 하부의 다른 구성요소(미도시)가 트렌치들(115, 315)을 통해 시인될 수 있다.Although not shown in the drawings, in another embodiment, the
그 외 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.In addition, since the above-described planar shape, cross-sectional shape, size, and arrangement of the indentation portion (C), overlapping description will be omitted.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 패드의 평면도로서, 도 4와 상응하는 위치를 나타낸 평면도이다.15 is a plan view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a plan view showing a position corresponding to that of FIG. 4 .
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(16)의 패턴층(206)의 돌출 패턴(236)은 평면 시점에서 사각 형상이 아니라 대략 '+'자 형상을 갖는 점이 도 4 등의 실시예에 따른 연마 패드와 상이한 점이다.Referring to FIG. 15 , the protrusion pattern 236 of the
복수의 돌출 패턴(236)은 베이스(210) 상에 배치될 수 있다. 돌출 패턴(236)은 적어도 2개의 방향을 따라 반복 배열되어 대략 규칙적인 배열을 형성할 수 있음은 전술한 바와 같다. 예를 들어, 돌출 패턴(236)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 따라 동일한 이격 거리를 가지고 반복 배열될 수 있다. The plurality of protrusion patterns 236 may be disposed on the
도면으로 표현하지 않았으나, 방사 방향으로 연장된 트렌치 중 적어도 일부는 돌출 패턴(236)의 배열 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 연장될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Although not shown in the drawings, at least some of the trenches extending in the radial direction may extend in substantially the same direction as the arrangement direction of the protrusion patterns 236 , but the present invention is not limited thereto.
돌출 패턴(236)은 제1 돌출 패턴(236a), 제2 돌출 패턴(236b) 및 제3 돌출 패턴(236c)을 포함할 수 있다. 제1 돌출 패턴(236a)은 만입부를 갖지 않고, 제2 돌출 패턴(236b) 및 제3 돌출 패턴(236c)은 만입부(C)를 갖는 경우를 예시한다. 제1 돌출 패턴(236a)은 만입부를 갖지 않는 점을 제외하고는 제2 돌출 패턴(236b)과 실질적으로 동일한 형상일 수 있다. 제2 돌출 패턴(236b)과 제3 돌출 패턴(236c)은 만입부(C)의 위치가 상이한 점을 제외하고는 실질적으로 동일한 형상일 수 있다.The protrusion pattern 236 may include a
어느 하나의 돌출 패턴(236)은 대략 '+'자 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 임의의 지점을 기준으로 상기 배열 방향과 동일한 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 연장된 4개의 연장부들을 가질 수 있다. 이 경우 돌출 패턴(236)의 최대폭(Wmax)은 대략 서로 반대 방향으로 연장된 두개의 연장부의 길이의 합으로 표현될 수 있다. 돌출 패턴(236)의 최소폭(Wmin)은 어느 연장부의 폭으로 표현될 수 있다. Any one of the protrusion patterns 236 may have an approximately '+' shape. Specifically, it may have four extension parts extending in the same first direction (X) and second direction (Y) as the arrangement direction based on an arbitrary point. In this case, the maximum width Wmax of the protrusion pattern 236 may be expressed as the sum of the lengths of two extensions extending in substantially opposite directions. The minimum width Wmin of the protrusion pattern 236 may be expressed as a width of any extension.
돌출 패턴(236)의 크기 등은 연마 패드(16)의 연마율, 연마 불균일도 등에 영향을 미칠 수 있다. 본 실시예와 같이 대략 십자가 형상의 돌출 패턴(236)의 경우, 돌출 패턴(236)의 단위 면적당 둘레 길이는 전술한 도 4의 실시예와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 반면 도 4와 상이한 연마 면적을 제공할 수 있으며 본 실시예와 같이 돌출 패턴(236)의 형상을 이용해 설계 자유도를 확보할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 연장부들은 3개이거나, 또는 5개 이상일 수도 있다.The size of the protrusion pattern 236 may affect the polishing rate of the
돌출 패턴(236)은 평면 시점에서 좌상부, 우상부, 우하부, 좌하부에 4개의 만부(236v)를 가질 수 있다. 본 실시예와 같이 어느 하나의 돌출 패턴(236)이 만부(236v)를 가질 경우, 연마 패드(16)의 상면 상에서 유동하는 슬러리(미도시)가 돌출 패턴(236)의 상면을 타고 반대 방향으로 유동하는 구조를 형성할 수 있다. 즉, 슬러리가 베이스(210)의 상면 및 트렌치 뿐 아니라 돌출 패턴(236)의 만부(236v)에 의해 흐름이 트랩(trap) 및/또는 제어되어 돌출 패턴(236)의 상면으로 강제적으로 유동하도록 구성할 수 있고, 이를 통해 슬러리의 활용 효율을 높일 수 있다.The protrusion pattern 236 may have four
본 실시예는 복수의 돌출 패턴(236)들의 배열 방향과 연장부의 연장 방향이 실질적으로 동일한 경우를 나타내고 있으나, 돌출 패턴(236)의 배열 방향과 연장부의 연장 방향은 교차할 수도 있다.In this embodiment, the arrangement direction of the plurality of protrusion patterns 236 and the extension direction of the extension part are substantially the same, but the arrangement direction of the protrusion pattern 236 and the extension direction of the extension part may intersect.
그 외 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.In addition, since the above-described planar shape, cross-sectional shape, size, and arrangement of the indentation portion (C), overlapping description will be omitted.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 패드의 평면도로서, 도 4와 상응하는 위치를 나타낸 평면도이다.16 is a plan view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a plan view showing a position corresponding to that of FIG. 4 .
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(17)의 패턴층(207)의 돌출 패턴(237)은 평면 시점에서 대략 피봇된 '+'자 형상, 즉 'X'자 형상을 갖는 점이 도 15의 실시예에 따른 연마 패드와 상이한 점이다. 본 명세서에서, '+'자와 'X'자는 피봇된 점을 제외하고는 실질적으로 동일한 형상으로 간주될 수 있다.Referring to FIG. 16 , the protrusion pattern 237 of the pattern layer 207 of the
어느 돌출 패턴(237)은 임의의 지점을 기준으로 연장된 4개의 연장부들을 가지되, 연장부의 연장 방향(extending direction)은 돌출 패턴(237)들의 배열 방향(arranging direction)과 교차하는 방향일 수 있다. 상기 교차각 약 45도인 경우를 예시하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 상기 교차각의 열각은 약 30도, 또는 약 20도일 수 있다.A certain protrusion pattern 237 may have four extension portions extending based on an arbitrary point, and the extension direction of the extension portion may be a direction crossing the arranging direction of the protrusion patterns 237 . have. Although the case where the intersection angle is about 45 degrees is exemplified, the present invention is not limited thereto, and the opening angle of the intersection angle may be about 30 degrees or about 20 degrees.
본 실시예에 따른 돌출 패턴(237)의 단위 면적당 둘레 길이 및 평면상 면적 등은 도 15의 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다.The perimeter length per unit area of the protrusion pattern 237 according to the present exemplary embodiment and the planar area may be substantially the same as those of the exemplary embodiment of FIG. 15 .
본 실시예와 같이 돌출 패턴(237)이 평면상 피봇될 경우 전술한 만부, 즉 두개의 연장부 사이에서 슬러리를 트랩하는 공간을 돌출 패턴(237)의 제1 방향(X) 일측과 타측, 그리고 제2 방향(Y) 일측과 타측에 위치하도록 할 수 있다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 슬러리는 연마 패드(17)의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 방사 방향으로 이동하거나, 적어도 회전 접선 방향으로 유동하려는 경향이 클 수 있다. 또, 상기 방사 방향 및 접선 방향은 대략 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 평행할 수 있다. 따라서 만부를 본 실시예와 같이 구성하여 슬러리의 유동 구조를 강화할 수 있고 연마 효율 등을 향상시킬 수 있다.When the protrusion pattern 237 is pivoted on a plane as in the present embodiment, the first direction (X) side and the other side of the protrusion pattern 237 in the space for trapping the slurry between the above-mentioned bay, that is, between the two extension parts, and It may be positioned on one side and the other side in the second direction (Y). Although the present invention is not limited thereto, the slurry may have a large tendency to move in a radial direction due to centrifugal force generated according to the rotation of the
제1 돌출 패턴(237a), 제2 돌출 패턴(237b) 및 제3 돌출 패턴(237c), 그리고 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.The first
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 패드의 평면도로서, 도 4와 상응하는 위치를 나타낸 평면도이다.17 is a plan view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a plan view showing a position corresponding to that of FIG. 4 .
도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(18)의 패턴층(208)의 복수의 돌출 패턴(238)들은 돌출 패턴 군집, 즉 군집 패턴(238x)을 형성하는 점이 도 16의 실시예에 따른 연마 패드와 상이한 점이다.Referring to FIG. 17 , the plurality of protrusion patterns 238 of the pattern layer 208 of the
전술한 것과 같이 돌출 패턴(238)은 서로 독립한 형상을 갖는 단위 구조체를 의미하며, 군집 패턴(238x)이 규칙적으로 배열되는 경우에도 본 명세서에서 사용되는 용어 최소폭, 최대폭 등은 어느 하나의 돌출 패턴(238)에 대해 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 군집 패턴(238x)이 구성되는 경우에도 돌출 패턴(238)의 최소폭(Wmin)은 대략 사각 형상의 돌출 패턴의 한 변의 길이에 상응하고, 돌출 패턴(238)의 최대폭(Wmax)은 대각 방향의 길이로 표현될 수 있다.As described above, the protrusion pattern 238 means a unit structure having a shape independent of each other, and even when the cluster patterns 238x are regularly arranged, the terms minimum width, maximum width, etc. used herein refer to any one protrusion. It should be understood that reference is made to the pattern 238 . That is, even when the cluster pattern 238x is configured, the minimum width Wmin of the protrusion pattern 238 corresponds to the length of one side of the protrusion pattern having a substantially rectangular shape, and the maximum width Wmax of the protrusion pattern 238 is diagonal. It can be expressed as the length of the direction.
어느 하나의 돌출 패턴(238)은 도 4 등의 돌출 패턴과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 반면, 복수의 돌출 패턴(238)들, 예컨대 5개의 돌출 패턴(238)은 군집 패턴(238x)을 형성할 수 있다. 군집 패턴(238x)들은 평면상 규칙적으로 배열될 수 있다. 도 17은 군집 패턴(238x)이 제1 군집 패턴(238x1), 제2 군집 패턴(238x2) 및 제3 군집 패턴(238x3)을 포함하는 경우를 예시한다. 제1 군집 패턴(238x1) 내지 제3 군집 패턴(238x3)은 실질적으로 동일한 형상이고, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 배열될 수 있다.Any one protrusion pattern 238 may have substantially the same shape as the protrusion pattern of FIG. 4 . On the other hand, the plurality of protrusion patterns 238 , for example, five protrusion patterns 238 may form a cluster pattern 238x. The cluster patterns 238x may be regularly arranged on a plane. 17 exemplifies a case in which the clustering pattern 238x includes a first clustering pattern 238x1, a second clustering pattern 238x2, and a third clustering pattern 238x3. The first cluster patterns 238x1 to the third cluster patterns 238x3 may have substantially the same shape and may be arranged in the first direction (X) and the second direction (Y).
군집 패턴(238x)은 대략 'X'자 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 어느 3개의 돌출 패턴(238)으로 둘러싸이는 공간은 슬러리를 트랩할 수 있는 만부(238v)를 형성할 수 있다.The cluster pattern 238x may have an approximately 'X' shape. Accordingly, the space surrounded by any three protruding patterns 238 may form a
또, 어느 하나의 군집 패턴(238x) 내에서 복수의 돌출 패턴(238)들은 대략 규칙적으로 배열될 수 있다. 도 17은 어느 하나의 군집 패턴(238x)을 구성하는 돌출 패턴(238)이 제1 돌출 패턴(238a), 제2 돌출 패턴(238b) 및 제3 돌출 패턴(238c)을 포함하는 경우를 예시한다. Also, the plurality of protrusion patterns 238 may be approximately regularly arranged in any one cluster pattern 238x. 17 illustrates a case in which the protrusion pattern 238 constituting one cluster pattern 238x includes a
각 돌출 패턴(238)은 전술한 것과 같이 만입부(C)를 가질 수 있다. 서로 인접한 돌출 패턴(238)들은 서로 대각 방향으로 맞닿은 상태일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Each protrusion pattern 238 may have the indentation portion C as described above. The protruding patterns 238 adjacent to each other may be in a state in which they contact each other in a diagonal direction, but the present invention is not limited thereto.
본 실시예는 전체적으로 도 16과 같은 형상을 갖는 패턴 형상을 제공함에 있어서, 둘레 길이의 증가 등을 위해 하나의 군집 패턴(238x)을 복수의 돌출 패턴(238)들로 구성한 것일 수 있다. 이 경우 도 16과 대략 동일하거나 유사한 연마 면적을 제공하되, 단위 면적당 둘레 길이를 더욱 증가시킬 수 있고, 이를 통해 설계 자유도를 확보할 수 있다.In the present embodiment, in providing a pattern shape having the overall shape as shown in FIG. 16 , one cluster pattern 238x may be composed of a plurality of protrusion patterns 238 to increase the circumferential length. In this case, although a polishing area approximately equal to or similar to that of FIG. 16 is provided, the perimeter length per unit area may be further increased, thereby securing design freedom.
다른 실시예에서, 어느 하나의 군집 패턴(238x) 내에 속하는 돌출 패턴(238)들은 적어도 부분적으로 서로 상이한 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 중앙에 위치하는 제2 돌출 패턴(238b)은 가장자리에 위치하는 제1 돌출 패턴(238a) 및 제3 돌출 패턴(238c)과 상이한 형상을 가질 수도 있다.In another embodiment, the protrusion patterns 238 included in any one cluster pattern 238x may have at least partially different shapes. For example, the second protrusion pattern 238b positioned at the center may have a shape different from that of the
그 외 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.In addition, since the above-described planar shape, cross-sectional shape, size, and arrangement of the indentation portion (C), overlapping description will be omitted.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 패드의 평면도로서, 복수의 군집 패턴들 중 어느 하나의 군집 패턴을 나타낸 평면도이다.18 is a plan view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a plan view illustrating one cluster pattern among a plurality of cluster patterns.
도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(19)의 패턴층(209)은 복수의 군집 패턴(239x)들을 포함하되, 군집 패턴(239x)을 구성하는 돌출 패턴(239)들이 대략 'X'자 또는 '+'자 형상인 점이 도 17의 실시예에 따른 연마 패드와 상이한 점이다. 도면으로 표현하지 않았으나, 패턴층(209)은 규칙적으로 배열된 복수의 군집 패턴(239x)들을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18 , the
돌출 패턴(239)들은 제1 돌출 패턴(239a), 제2 돌출 패턴(239b) 및 제3 돌출 패턴(239c)을 포함할 수 있다. 상대적으로 중앙에 위치하는 제1 돌출 패턴(239a)은 대략 '+'자 형상이고, 가장자리에 위치하는 제2 돌출 패턴(239b) 및 제3 돌출 패턴(239c)은 대략 'X'자 형상일 수 있다. 이에 따라 제1 돌출 패턴(239a)과 제2 돌출 패턴(239b), 그리고 제1 돌출 패턴(239a)과 제3 돌출 패턴(239c)은 서로 이격될 수 있다. 돌출 패턴(239) 사이의 이격 공간을 통해 슬러리의 큰 입자 내지는 불순물이 통과하는 경로를 제공할 수 있다. 즉, 연마 대상 기판에 손상을 유발하는 입자는 돌출 패턴(239)의 상면을 따라 유동하지 않고 이격 공간으로 통과하게 구성하여 연마 특성과 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.The protrusion patterns 239 may include a
또, 본 실시예에 따를 경우 어느 하나의 군집 패턴(239x)이 형성하는 만부, 즉 3개의 돌출 패턴(239)으로 둘러싸이는 공간 뿐 아니라, 각 돌출 패턴(239)들이 각각의 만부를 가질 수 있어 슬러리의 이용 효율을 더욱 개선할 수 있다.In addition, according to the present embodiment, in addition to the space formed by any one
그 외 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.In addition, since the above-described planar shape, cross-sectional shape, size, and arrangement of the indentation portion (C), overlapping description will be omitted.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 패드의 평면도로서, 복수의 군집 패턴들 중 어느 하나의 군집 패턴을 나타낸 평면도이다.19 is a plan view of a polishing pad according to another embodiment of the present invention, and is a plan view illustrating one cluster pattern among a plurality of cluster patterns.
도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드(20)의 패턴층(200)은 복수의 군집 패턴(240x)들을 포함하되, 군집 패턴(240x)을 구성하는 돌출 패턴(240)이 9개인 점이 도 18의 실시예에 따른 연마 패드와 상이한 점이다. Referring to FIG. 19 , the
돌출 패턴(240)은 제1 돌출 패턴(240a) 내지 제3 돌출 패턴(240c)을 포함할 수 있다. 제1 돌출 패턴(240a)은 군집 패턴(240x)의 중앙에 위치하고, 제3 돌출 패턴(240c)은 최외각에 위치할 수 있다. 제2 돌출 패턴(240b)은 제1 돌출 패턴(240a)과 제3 돌출 패턴(240c) 사이에 배치될 수 있다. 도면으로 표현하지 않았으나, 패턴층(200)은 규칙적으로 배열된 복수의 군집 패턴(240x)들을 포함할 수 있다.The protrusion pattern 240 may include a
본 실시예에 따른 연마 패드(20)는 도 18 등과 대략 유사한 형상을 가지되, 더 큰 둘레 길이를 제공하기 위한 것일 수 있다.The
몇몇 실시예에서, 복수의 군집 패턴(240x)들의 배열 방향과 어느 군집 패턴(240x) 내의 돌출 패턴(240)들의 배열 방향은 교차할 수 있다. 예를 들어, 상기 교차 각도는 약 20도, 또는 약 30도일 수 있다. 이 경우 단위 면적당 군집 패턴(240x)들의 배열 밀도를 더욱 증가시킬 수 있다.In some embodiments, the arrangement direction of the plurality of
그 외 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.In addition, since the above-described planar shape, cross-sectional shape, size, and arrangement of the indentation portion (C), overlapping description will be omitted.
이하, 본 발명에 따른 연마 패드의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a polishing pad according to the present invention will be described.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드의 제조 방법을 나타낸 모식도이다.20 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a polishing pad according to an embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 연마 패드의 제조 방법은 지지층(미도시) 상에 패턴층(200)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 롤투롤 공정을 이용하여 지지층 상에 패턴층(200)을 형성할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 도 20에 도시된 것과 같이 패턴 몰드(PM)를 이용해 패턴층(200)을 형성하고, 지지층 상에 돌출 패턴(230)이 형성된 패턴층(200)을 배치할 수 있다.Referring to FIG. 20 , the method of manufacturing a polishing pad according to the present embodiment may include disposing a
예시적인 실시예에서, 패턴층(200)을 형성하는 단계는 경화성 조성물(S)을 패턴 몰드(PM)의 함물 패턴에 충진하는 단계, 및 충진된 경화성 조성물(S)을 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 경화성 조성물(S)을 패턴 몰드(PM)의 함몰 패턴에 충진하는 단계는 나이프(T) 등을 이용하여 충진하는 단계를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.In an exemplary embodiment, the step of forming the
또, 패턴 몰드(PM)의 함몰 패턴에 경화성 조성물(S)을 충진하는 단계에 있어서, 어느 함몰 패턴에 충진되는 경화성 조성물(S)의 부피는 함몰 패턴의 공간 부피 보다 작을 수 있다. 구체적으로, 경화성 조성물(S)이 적어도 부분적으로 충진된 함몰 패턴은 충진 영역(R1) 및 미충진 영역(R2)이 형성될 수 있다. 충진 영역(R1)은 경화성 조성물(S)이 채워진 부분이고, 미충진 영역(R2)은 그렇지 않은 부분을 의미할 수 있다. In addition, in the step of filling the curable composition (S) in the recessed pattern of the pattern mold (PM), the volume of the curable composition (S) filled in any recessed pattern may be smaller than the spatial volume of the recessed pattern. Specifically, in the recessed pattern at least partially filled with the curable composition S, a filled region R1 and an unfilled region R2 may be formed. The filling region R1 may mean a portion filled with the curable composition S, and the unfilled region R2 may mean a portion not filled with the curable composition S.
미충진 영역(R2) 내에는 공기 등의 가스가 존재할 수 있다. 또, 미충진 영역(R2)은 함몰 패턴의 기저면 및 내측벽에 맞닿아 위치할 수 있다.A gas such as air may exist in the unfilled region R2 . In addition, the unfilled region R2 may be positioned in contact with the base surface and the inner wall of the recessed pattern.
본 발명의 발명자들은 패턴층(200)을 형성하는 단계에서 상대 습도의 분위기에 따라 미세한 크기의 함몰 패턴 내 경화성 조성물(S)의 충진 정도를 제어할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 경화성 조성물(S) 및/또는 패턴 몰드(PM)가 우레탄 등의 수지를 포함하는 경우, 습도 조건에 따라 충진되는 양이 달라질 수 있다. 예를 들어, 패턴층(200)을 형성하는 단계, 즉 경화성 조성물(S)을 함몰 패턴에 충진하는 단계 및/또는 경화성 조성물(S)을 경화하여 돌출 패턴(230)을 형성하는 단계는 상대 습도 약 60% 이상, 또는 약 65% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 75% 이상, 또는 약 80% 이상의 분위기에서 수행될 수 있다. 상기 범위의 분위기 하에서 경화성 조성물(S)을 함몰 패턴에 충진할 경우 함몰 패턴 내 미충진 영역(R2)이 형성될 수 있다. 상대 습도의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 100% 미만, 또는 약 90% 이하일 수 있다.The inventors of the present invention confirmed that the degree of filling of the curable composition (S) in the fine-sized recessed pattern can be controlled according to the atmosphere of relative humidity in the step of forming the
전술한 충진 영역(R1)의 경화성 조성물(S)은 경화 유닛(L) 등에 의해 경화되어 돌출 패턴(230)을 형성할 수 있다. 복수의 돌출 패턴(230)들은 베이스(210)에 의해 연결됨은 전술한 바와 같다. 경화 유닛(L)은 광 조사 장치 등일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The curable composition S of the above-described filling region R1 may be cured by the curing unit L or the like to form the
함몰 패턴의 깊이는 돌출 패턴(230)의 최대 높이와 대략 상응할 수 있고, 함몰 패턴의 최소폭은 돌출 패턴(230)의 최소폭과 대략 상응할 수 있다. 예를 들어, 상기 함몰 패턴의 최대 깊이는 함몰 패턴 최소폭의 약 0.5배 내지 2.5배 범위에 있을 수 있다.The depth of the depression pattern may approximately correspond to the maximum height of the
반면 미충진 영역(R2)은 만입부(C)로 잔존할 수 있다. 그 외 만입부(C)의 평면상 형상, 단면상 형상, 크기 및 배열 등에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.On the other hand, the unfilled region R2 may remain as the indentation C. In addition, since the above-described planar shape, cross-sectional shape, size, and arrangement of the indentation portion (C), overlapping description will be omitted.
이하, 구체적인 제조예, 비교예 및 실험예를 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific preparation examples, comparative examples and experimental examples.
<제조예 1><Production Example 1>
도 21 내지 도 23과 같은 형상의 돌출 패턴을 포함하는 연마 패드를 제조하였다. 연마 패드의 제조는 몰드를 이용하고, 지지층 및 패턴층으로 폴리우레탄 수지를 이용하였다. '+'자 형상을 갖는 하나의 돌출 패턴의 최소폭은 대략 20㎛이고, 하나의 군집 패턴은 13개의 돌출 패턴으로 구성하였다.A polishing pad including a protrusion pattern having the same shape as in FIGS. 21 to 23 was manufactured. The polishing pad was manufactured using a mold, and a polyurethane resin was used as a support layer and a pattern layer. The minimum width of one protrusion pattern having a '+' shape is about 20 μm, and one cluster pattern consists of 13 protrusion patterns.
<비교예><Comparative example>
판매 중인 다우(Dow) 사의 IC1010(제품명) 연마 패드를 준비하였다.A commercially available IC1010 (product name) polishing pad from Dow was prepared.
<실험예 1><Experimental Example 1>
단위 면적당 둘레 길이가 연마율 특성에 미치는 영향을 확인하기 위해 압력, 전체 면적에 대한 연마 면적이 차지하는 비율 및 단위 면적당 둘레 길이를 변화시켜 연마율을 측정하였다. 연마 실험은 8인치 옥사이드 웨이퍼와 옥사이드용 슬러리인 솔브레인사(KR)의 TSO-12를 사용하였다. 그리고 그 결과를 도 24 내지 도 27에 나타내었다.In order to confirm the effect of the perimeter per unit area on the polishing rate characteristics, the polishing rate was measured by changing the pressure, the ratio of the polishing area to the total area, and the circumference length per unit area. For the polishing experiment, an 8-inch oxide wafer and TSO-12 of Soulbrain (KR), which is a slurry for oxide, were used. And the results are shown in FIGS. 24 to 27 .
여기서 압력, 구체적으로 겉보기 접촉 압력(apparent contact pressure, Pa)는 캐리어에 의해 연마 대상 기판에 가해진 전체 하중을 연마 대상 기판의 면적으로 나눈 값으로 정의될 수 있다. Here, the pressure, specifically, the apparent contact pressure (Pa) may be defined as a value obtained by dividing the total load applied to the polishing target substrate by the carrier by the area of the polishing target substrate.
도 24는 연마 패드의 회전 속도를 61rpm으로 고정하고, 압력을 150g/cm2 및 300g/cm2로 변경하며, 연마 면적의 비율이 약 2.5%인 경우이다.24 is a case in which the rotation speed of the polishing pad is fixed to 61 rpm, the pressure is changed to 150 g/cm 2 and 300 g/cm 2 , and the proportion of the polishing area is about 2.5%.
도 25는 연마 패드의 회전 속도를 61rpm으로 고정하고, 압력을 150g/cm2 및 300g/cm2로 변경하며, 연마 면적의 비율이 약 5%인 경우이다.25 is a case in which the rotation speed of the polishing pad is fixed at 61 rpm, the pressure is changed to 150 g/cm 2 and 300 g/cm 2 , and the proportion of the polishing area is about 5%.
도 26은 연마 패드의 회전 속도를 61rpm으로 고정하고, 압력을 150g/cm2 및 300g/cm2로 변경하며, 연마 면적의 비율이 약 10%인 경우이다.26 is a case in which the rotation speed of the polishing pad is fixed at 61 rpm, the pressure is changed to 150 g/cm 2 and 300 g/cm 2 , and the proportion of the polishing area is about 10%.
도 27은 연마 패드의 회전 속도를 61rpm으로 고정하고, 압력을 150g/cm2 및 300g/cm2로 변경하며, 연마 면적의 비율이 약 30%인 경우이다.27 is a case in which the rotation speed of the polishing pad is fixed at 61 rpm, the pressure is changed to 150 g/cm 2 and 300 g/cm 2 , and the proportion of the polishing area is about 30%.
<실험예 2><Experimental Example 2>
비교예에서 준비된 종래의 연마 패드와 제조예의 연마 패드(연마면적 비율 12.0%)를 이용하여 연마율을 측정 및 비교하였다. 연마조건은 패드 회전속도 93rpm, 61rpm조건과 연마압력 150g/cm2 및 300g/cm2로 공정조건을 결정하고, 연마용 슬러리는 히다치(JP)사의 HS-9400D 1:1 희석된 조건을 사용하였다. 연마 압력과 회전 속도의 곱을 x축에 나타내었다. 그리고 그 결과를 도 28에 나타내었다.The polishing rate was measured and compared using the conventional polishing pad prepared in Comparative Example and the polishing pad of Preparation Example (polishing area ratio of 12.0%). Polishing conditions were determined by pad rotation speed of 93rpm, 61rpm conditions, and polishing pressures of 150g/cm 2 and 300g/cm 2 , and the polishing slurry was HS-9400D 1:1 diluted condition from Hitachi (JP). . The product of grinding pressure and rotation speed is plotted on the x-axis. And the result is shown in FIG.
도 28을 참조하면, 본 발명에 따른 연마 패드가 모든 조건에서 비교예에 따른 연마 패드보다 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 28 , it can be seen that the polishing pad according to the present invention is superior to the polishing pad according to the comparative example under all conditions.
<실험예 3><Experimental Example 3>
제조예의 연마 패드(연마면적 비율 12.0%) 중에 돌출 패턴의 폭이 60㎛, 20㎛인 것을 준비(SP-60MD, SP-20MD)하여 임의의 웨이퍼 기판의 오버코팅층의 평탄화를 수행하였다. 또 비교예에 따라 준비된 연마 패드(IC1010)를 이용하여 오버코팅층의 평탄화를 수행하였다. 그리고 그 결과를 패턴의 폭에 따라 각각 도 29 내지 도 31에 나타내었다.Among the polishing pads of Preparation Example (polishing area ratio 12.0%), protrusion patterns having widths of 60 μm and 20 μm were prepared (SP-60MD, SP-20MD), and planarization of the overcoat layer of any wafer substrate was performed. In addition, the overcoat layer was planarized using the polishing pad IC1010 prepared according to the comparative example. And the results are shown in FIGS. 29 to 31 according to the width of the pattern, respectively.
실험에 사용된 웨이퍼 패턴 내 패턴의 밀도가 모두 약 50%이고, 도 29 내지 도 31의 경우 각각 웨이어 기판 패턴의 선폭이 5㎛, 10㎛, 50㎛인 경우를 나타내었다.The density of the patterns in the wafer pattern used in the experiment was all about 50%, and in the case of FIGS. 29 to 31, the case where the line width of the wafer substrate pattern was 5 μm, 10 μm, and 50 μm, respectively.
도 29 내지 도 31의 x축은 오버코팅층의 돌출 부분(상부)의 두께를 나타내고, y축은 오버코팅층의 함몰 부분(하부)의 두께를 의미한다. 본 그래프들의 기울기는 오버코팅층의 돌출 부분(제거되어야 할 부분)의 제거 정도에 대한 함몰 부분(제거되지 말아야할 부분)의 제거 정도가 작은 것을 의미하며, 기울기가 작을수록 우수한 평탄화 특성을 갖는 것을 의미한다. 즉, 본 그래프의 기울기가 0(수평)일 경우 돌출 부분만을 제거하고 함몰 부분은 전혀 제거되지 않는 이상적인 연마 패드임을 의미할 수 있다.29 to 31 , the x-axis represents the thickness of the protruding portion (upper) of the overcoat layer, and the y-axis represents the thickness of the recessed portion (lower) of the overcoating layer. The slope of these graphs means that the removal degree of the recessed portion (the portion not to be removed) is small with respect to the removal degree of the protruding portion (the portion to be removed) of the overcoat layer, and the smaller the slope, the better the planarization characteristic do. That is, when the slope of this graph is 0 (horizontal), it may mean that it is an ideal polishing pad in which only the protruding portion is removed and the depressed portion is not removed at all.
도 29 내지 도 31을 참조하면, 오버코팅층의 평탄화를 수행함에 있어 본 발명에 따른 연마 패드는 기울기가 약 200 내지 400 범위(SP-60MD의 경우) 및 200 내지 600(SP-20MD)의 경우에 있는 반면, 비교예에 따른 연마 패드는 기울기가 약 800 내지 1,000(IC1010의 경우) 범위에 있어, 본 발명에 따른 연마 패드가 상대적으로 우수한 평탄화도 및 연마 선택도를 나타냄을 알 수 있다. 특히 서브 패턴의 폭이 작은 경우 큰 경우에 비해 더 우수한 평탄화도를 나타냄을 확인할 수 있었다.29 to 31 , in performing planarization of the overcoat layer, the polishing pad according to the present invention has a slope in the range of about 200 to 400 (SP-60MD) and 200 to 600 (SP-20MD). On the other hand, the polishing pad according to the comparative example has a slope in the range of about 800 to 1,000 (in the case of IC1010), so it can be seen that the polishing pad according to the present invention exhibits relatively excellent planarization and polishing selectivity. In particular, it was confirmed that the small sub-pattern exhibited better flatness compared to the large sub-pattern.
<실험예 4><Experimental Example 4>
본 발명에 따른 연마 패드(SP-60MD) 및 비교예에 따른 연마 패드(IC1010)를 이용하여 연마 공정을 수행하고, 연마 시간에 따른 연마 온도 상승을 측정하였다. 그리고 그 결과를 도 32에 나타내었다.A polishing process was performed using the polishing pad (SP-60MD) according to the present invention and the polishing pad (IC1010) according to the comparative example, and the polishing temperature increase according to the polishing time was measured. And the results are shown in FIG. 32 .
도 32를 참조하면, 본 발명에 따른 연마 패드는 연마 시간이 약 150초를 경과할 경우 연마 온도가 다시 감소하나, 비교예에 따른 연마 패드는 연마 시간이 약 220초를 경과하여야 온도가 감소하여 연마 공정의 안정화까지 시간이 오래 걸리는 것을 확인할 수 있다. 이는 돌출 패턴의 형상에 기인한 것일 수 있으나 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 32 , in the polishing pad according to the present invention, the polishing temperature decreases again when the polishing time elapses after about 150 seconds. It can be seen that it takes a long time to stabilize the polishing process. This may be due to the shape of the protrusion pattern, but the present invention is not limited to any theory.
<제조예 2><Preparation Example 2>
도 20의 방법에 따라 연마 패드를 제조하였다. 이 때 제조 공정은 상대 습도 약 70% 분위기 하에서 수행하였다. 그리고 연마 패드의 이미지를 도 33에 나타내었다.A polishing pad was manufactured according to the method of FIG. 20 . At this time, the manufacturing process was performed under an atmosphere of about 70% relative humidity. And an image of the polishing pad is shown in FIG. 33 .
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. In the above, the embodiment of the present invention has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications not exemplified above are possible.
따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the scope of the present invention includes changes, equivalents or substitutes of the technical ideas exemplified above. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention may be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
1: 연마 장치
11: 연마 패드
100: 지지층
200: 패턴층
210: 베이스
230: 돌출 패턴1: Polishing device
11: polishing pad
100: support layer
200: pattern layer
210: base
230: protrusion pattern
Claims (20)
패턴 몰드의 함몰 패턴에 경화성 조성물을 충진하는 단계; 및
상기 함몰 패턴에 충진된 경화성 조성물을 경화하여 상기 돌출 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
어느 함몰 패턴에 충진되는 경화성 조성물의 부피는, 상기 함몰 패턴의 공간 부피 보다 작은 연마 패드의 제조 방법.A step of forming a pattern layer disposed on the support layer, comprising the step of forming a pattern layer including a plurality of protruding patterns spaced apart from each other, wherein the step of forming the pattern layer comprises:
Filling the curable composition in the recessed pattern of the pattern mold; and
and curing the curable composition filled in the recessed pattern to form the protruding pattern,
A method of manufacturing a polishing pad wherein the volume of the curable composition filled in any recessed pattern is smaller than the spatial volume of the recessed pattern.
상기 경화성 조성물을 충진하는 단계, 또는 경화하는 단계는, 상대습도 70% 이상의 조건 하에서 수행되는 연마 패드의 제조 방법.According to claim 1,
The step of filling the curable composition, or the step of curing, is a method of manufacturing a polishing pad performed under a relative humidity of 70% or more.
상기 복수의 돌출 패턴은 제1 돌출 패턴 및 제2 돌출 패턴을 포함하고,
평면 시점에서, 상기 제1 돌출 패턴은 어느 위치에서 만입부를 가지되, 상기 제2 돌출 패턴은 상기 위치와 상응하는 위치에서 만입부를 갖지 않는 것을 제외하고는, 상기 제1 돌출 패턴과 제2 돌출 패턴의 형상은 실질적으로 동일한 연마 패드의 제조 방법.According to claim 1,
The plurality of protrusion patterns include a first protrusion pattern and a second protrusion pattern,
In a plan view, the first protrusion pattern and the second protrusion pattern, except that the first protrusion pattern has an indentation at a position, and the second protrusion pattern does not have an indentation at a position corresponding to the position. The shape of the manufacturing method of the polishing pad is substantially the same.
상기 함몰 패턴의 최대 깊이는 함몰 패턴 최소폭의 약 0.5배 내지 2.5배인 연마 패드의 제조 방법.According to claim 1,
The maximum depth of the depression pattern is about 0.5 to 2.5 times the minimum width of the depression pattern.
평면 시점에서, 어느 돌출 패턴은 만입부를 갖는 연마 패드.support layer; and a pattern layer disposed on the support layer, the pattern layer including a base and a plurality of protruding patterns disposed on the base,
In a plan view, the polishing pad in which the protruding pattern has indentations.
상기 돌출 패턴의 만입부는, 평면 시점에서 2개의 직선 변의 연장선 부근에 위치하는 연마 패드.6. The method of claim 5,
The indentation portion of the protrusion pattern is located in the vicinity of the extension line of the two straight sides in a plan view.
상기 만입부를 갖는 돌출 패턴의 꼭지점은, 평면 시점에서 어느 직선변과 만입부가 형성하는 곡선이 만나 형성되고,
어느 돌출 패턴의 상기 꼭지점에서 상기 곡선의 접선과 상기 직선변이 이루는 각은 예각을 형성하는 연마 패드.6. The method of claim 5,
The vertex of the protrusion pattern having the indentation is formed by meeting a straight edge and a curve formed by the indentation in a plan view,
An angle between the tangent of the curve and the straight edge at the vertex of a certain protrusion pattern forms an acute angle.
상기 만입부의 곡률 반경은 5㎛ 내지 50㎛ 범위에 있는 연마 패드.6. The method of claim 5,
The polishing pad wherein the radius of curvature of the indentation is in the range of 5 μm to 50 μm.
상기 만입부의 곡률 반경은 돌출 패턴 최소폭의 0.3배 내지 0.8배 범위에 있는 연마 패드.6. The method of claim 5,
The radius of curvature of the indentation is in the range of 0.3 times to 0.8 times the minimum width of the protrusion pattern.
상기 돌출 패턴의 최소폭은 20㎛ 내지 120㎛ 범위에 있는 연마 패드.10. The method of claim 9,
The minimum width of the protrusion pattern is in the range of 20 μm to 120 μm.
평면 시점에서, 상기 만입부 중 적어도 일부는 반원보다 더 큰 우호(優弧) 형상인 연마 패드.6. The method of claim 5,
In a plan view, at least some of the indentations have an arc shape that is larger than a semicircle.
평면 시점에서, 단위 면적당 상기 복수의 돌출 패턴들이 차지하는 실연마 면적은 5% 내지 35%인 연마 패드.6. The method of claim 5,
In a planar view, the actual polishing area occupied by the plurality of protruding patterns per unit area is 5% to 35% of the polishing pad.
상기 돌출 패턴의 높이는 약 0.01mm 이상 1.5mm 이하이고,
상기 만입부의 상기 높이 방향으로의 폭은, 상기 돌출 패턴의 높이의 50% 이상 100% 이하인 연마 패드.6. The method of claim 5,
The height of the protrusion pattern is about 0.01 mm or more and 1.5 mm or less,
A width of the indentation in the height direction is 50% or more and 100% or less of a height of the protrusion pattern.
상기 돌출 패턴의 만입부에 의해 베이스가 적어도 부분적으로 노출되는 연마 패드.6. The method of claim 5,
A polishing pad wherein a base is at least partially exposed by the indentation of the protruding pattern.
상기 만입부는 상기 제2 돌출 패턴의 평면상 둘레 길이 증가에 기여하고, 단위 면적당 상기 복수의 돌출 패턴들이 형성하는 연마면의 둘레 길이는 1.0mm/mm2 내지 50.0mm/mm2 범위에 있는 연마 패드.6. The method of claim 5,
The indentation portion contributes to an increase in the circumferential length in a plane of the second protruding pattern, and the circumferential length of the polishing surface formed by the plurality of protruding patterns per unit area is in the range of 1.0 mm/mm 2 to 50.0 mm/mm 2 . .
상기 제2 돌출 패턴의 둘레 길이는, 제2 돌출 패턴 최소폭의 2배 내지 15배인 연마 패드.6. The method of claim 5,
A perimeter length of the second protrusion pattern is 2 to 15 times the minimum width of the second protrusion pattern.
단면 시점에서, 상기 돌출 패턴은 만입부에 의해 형성된 오목한 측면을 갖는 연마 패드.6. The method of claim 5,
In a cross-sectional view, the protruding pattern has a concave side formed by an indentation.
상기 복수의 돌출 패턴은 서로 이격된 제1 돌출 패턴 및 제2 돌출 패턴을 포함하고, 평면 시점에서, 상기 제2 돌출 패턴의 가장자리는 만입부를 갖는 것을 제외하고는 제1 돌출 패턴과 실질적으로 동일한 형상인 연마 패드.6. The method of claim 5,
The plurality of protrusion patterns includes a first protrusion pattern and a second protrusion pattern spaced apart from each other, and in a plan view, an edge of the second protrusion pattern has substantially the same shape as the first protrusion pattern, except that an edge has an indentation. phosphorous polishing pad.
상기 제2 돌출 패턴의 둘레 길이는, 상기 제1 돌출 패턴의 둘레 길이의 1.2배 내지 3.5배 범위에 있는 연마 패드.19. The method of claim 18,
The circumferential length of the second protruding pattern is in a range of 1.2 times to 3.5 times the circumferential length of the first protruding pattern.
상기 복수의 돌출 패턴은 제3 돌출 패턴을 더 포함하되,
상기 제3 돌출 패턴의 가장자리는 만입부를 갖는 것을 제외하고는 제1 돌출 패턴의 실질적으로 동일한 형상이고,
상기 제3 돌출 패턴과 제2 돌출 패턴은 만입부의 위치가 상이한 점을 제외하고는 서로 실질적으로 동일한 형상인 연마 패드.19. The method of claim 18,
The plurality of protrusion patterns further include a third protrusion pattern,
The edge of the third protrusion pattern has substantially the same shape as that of the first protrusion pattern except for having an indentation,
The third protrusion pattern and the second protrusion pattern have substantially the same shape as each other, except that the positions of the indentations are different from each other.
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